基于FPGA的PCM30/32路系统信号同步数字复接设计

　　0 引言

　　数字通信系统包括发送设备、接收设备和传输设备，在现代数字通信中，为了扩大信道传输容量提高传输效率，通常需要将若干低速数字码流按一定的规范复接为一个高速数据码流流，以便在高速宽带信道中传输。目前采用较多的技术是频分多路复用和时分多路复用，频分多路复用适用于模拟通信，例如载波通信;时分多路多复用适用于数字通信，例如PCM通信。数字复接技术就是依据时分复用的基本原理完成数据码流合并和分解还原的一种专门技术，并且是数字通信中的一项基础技术。以往的数字复接系统大多采用模拟电路或传统的ASIC设计，电路复杂庞大且受器件局限性约束;由于近年来基于FPGA可编程器件的电路设计发展迅速，可方便反复编写和修改主程序及相关参数，灵活性和稳定性都很高。本文以我国广泛应用的PCM30/32基群数字信号为例，介绍这种基于FPGA流程设计的同步数字信号复接和分解方案，使用EDA仿真设计工具QuartusⅡ和Verilog HDL硬件描述语言对数据复接和分解的关键步骤进行功能仿真和验证。

　　1 PCM30/32路系统帧结构介绍

　　时分复用的基本原理是将时间段分割成若干路时隙，每一路信号分配一个时隙，帧同步码和其他业务信号、信令信号再分配一个或两个时隙，这种按时隙分配的重复性比特即为帧结构。在PCM30/32路基群设备中是以帧结构为单位，将各种信息规律性地相互交插汇成2 048 Kb/s的高速码流。PCM30/32路系统的整个系统共分为32个路时隙，其中30个路时隙分别用来传送30路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。

　　PCM30/32路系统中一个复帧(1复帧时间为2 ms)包含16帧，编号分别为F0帧，F1帧，F2帧，…，F15帧，每帧(每一帧的时间为125μs)又包含有32个路时隙，其编号为TS0，TS1，TS2，…，TS31，每一路时隙时间为3.9μs，包含有8个位时隙，其编号分别为D1，D2，…，D8，每个位时隙的时间为0.488μs。其中TS1～TS15及TS17～TS31共30个时隙用于传送第1～30路的信息信号。偶帧的TS0时隙传送帧同步码，其码型为{×0011011};奇帧TS0时隙用于传送帧失步对告和监视告警码等，码型为{×1A1SSSSS}。TS16时隙用于传送复帧同步信号、复帧失步对告及各路的信令(挂机、拨号、占用等)信号，当TS16用于传随信令时，它的安排是子帧F0的TS16时隙用于传复帧失步对告码及复帧同步码，F1子帧的TS16时隙传送第1路和第16路的信令信号，F2子帧的TS16时隙传送第2路和第17路信令信号，依次类推，每一子帧内的TS16时隙只能传送2路信令信号码，这样30路的信令信号传送一遍需要15个子帧的TS16时隙，每个话路信令信号码的重复周期为1个复帧周期。综上所述并结合抽样理论，每帧频率应为8 000 f/s，帧周期为125μs，所以PCM30/32路系统基群信号总数码率为：