采用PCM編碼原理及FPGA編程技術實現PCM數字基群接口傳輸

采用PCM編碼原理及FPGA編程技術實現PCM數字基群接口傳輸低速數據的接入
一、概述

----高速傳輸系統中低速設備的接入有廣泛的應用范圍。在環境監控等監控網絡中，被監控設備往往提供RS-232/RS-485/V.10/V.35的通信接口，為了要將這些接口的低速數據送往遠端中心，一般常通過DDN專線，基帶MODEM，專用復接設備接入高速碼流來實現低速數據的傳輸。這些方法各有各的要求和特點。現介紹一種采用PCM編碼原理及FPGA編程技術實現PCM數字接入的設備，可以實現異步低速速率數據透明接入PCM（2M）碼流的任意時隙的傳輸，而且此接入無須改變傳輸設備的配置。采用直接采樣法從高速系統中最高倍同步時鐘采樣這種方法可靠性很高，本設備在工程實踐中得到了應用與驗證。

二、PCM編碼原理與規則

圖1：2M接口基本時序

----PCM數字接口符合G.703標準，通過75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線進行非對稱或對稱傳輸，傳輸碼型為含有定時關系的HDB3碼，接收端通過譯碼可以恢復定時，實現時鐘同步，其時序關系如圖1所示。Fb為幀同步信號，C2為時鐘信號，速率為2.048Mbps，數據在時鐘下降沿有效，E1接口具有PCM幀結構，一個復幀包括16個幀，一個幀為125μs，分為32個時隙，其中偶幀的零時隙傳輸同步信息碼0011011，奇幀的零時隙傳輸對告碼，16時隙傳輸信令信息，其它各時隙傳輸數據，每個時隙傳輸8比特數據。本設計采用FPGA編程技術來實現PCM編碼原理，線路驅動采用LEVEL ONE公司的LXT30芯片來實現。

三、利用FPGA編程技術實現PCM編碼原理

----根據以上PCM編碼原理，經驗證明可利用職權FPGA編程技術用一片LATTICE1032E可以實現一路低速數據的收發，其各功能模塊框圖如圖2所示。用大規?？删幊碳呻娐穼崿F系統設計，可以提高系統集成度，縮短開發周期，LATTICE芯片時延可控，如果要在一個芯片中實現多路數據的接入，可用XILINX、ALTERA公司更大規模可編程電路來實現。

----本接入設計主要由5個模塊組成：

數據采集及處理模塊

----該模塊功能是異步數據接口的數據進行采集及處理并轉換為所需用2M數據流。

時鐘發生模塊

----該模塊是將8.192MHz的晶振所產生的原始時鐘經過分頻后所產生的系統時鐘與從HCB3碼中所提取的2.048Mbps時鐘進行比較并進行（數字鎖相環），產生系統所需的2.048MbpsJF時鐘。

時隙產生及控制模塊

----該模塊是利用時鐘發生模塊產生的2.048MHz的系統時鐘，經分頻及處理后，產生系統所需的零時隙，幀信號及所需數據傳輸的時隙信號等時隙及控制信號。

G.703接口功能模塊

----該模塊是完成2M數據中提取及插入同步碼及2M數據流變換為G.703標準的HDB3碼型。

線路驅動模塊

----該模塊采用LEVEL ONE公司的LXT301芯片及相關變壓器，并由該模塊提取2M系統時鐘。

四、機場監視監控網絡中低速接入應用

圖2：功能模塊框圖

----在機場監控設備及環境綜合監視監控網絡中運用PCM數字中繼低速接入設備可以實現圖像、語言、信令、監視監控數據等多種媒體信息復接在一條PCM數字中繼碼流中傳輸，既可以優化網絡結構，又可以提高傳輸的可靠性。即將動工建設的廣州白云國際新機場在進行外場監控、侯機樓監控、貨運中心監控、環境綜合監控（包括噪音監控）等時，計劃采用的設備與本文所述原理相同。圖3為模擬機場綜合監視監控網絡示意圖。圖中攝像機、麥克風輸出的模擬視、音頻信號送編碼終端按H.320系列標準進行編碼，以n×64kbps的速率上E1（2M）專線傳輸，由于要在E1（2M）碼流中插入低速數據，可通過低速接入設備將數據復接在圖像語言信號中一起傳輸到監視監控中心，在中心再還原出各種媒體信息，分別送監視監聽網絡平臺、監測監控網絡平臺，實現信號監控。