PCM编码的FPGA中继器设计.pdf

PCM编码技术是一种将模拟信号转换为数字信号的过程，广泛应用于现代通信系统。这种编码方式首先对模拟信号进行采样，将连续信号在时间和幅度上离散化，并通过量化取整将采样得到的值转换为数字信号。采样频率是决定信号还原质量的关键，而量化过程则决定了采样值的精度。编码是将量化后的信号转换为二进制码的过程，PCM编码因其在传输过程中的优点，如信号不累积噪声，保持通信系统的高性能、高可靠性以及高保密性而受到青睐。 中继器（Repeater）是数字通信系统中用来延长信号传输距离的重要网络组件。中继器的作用是复制、调整并放大信号，用于补偿信号在长距离传输过程中的衰减。然而，信号在中继器中传播会带来一定的延迟，因此在设计中继器时，需限制中继器的数量，以确保网络传输的时效性和稳定性。 FPGA（现场可编程门阵列）是一种可编程的集成电路，适合于ASIC（应用特定集成电路）领域的半定制电路解决方案。FPGA克服了传统可编程逻辑器件门电路数量的限制，并解决了定制电路的固定性问题。FPGA内部结构包括可配置逻辑模块（CLB）、输入输出模块（IOB）和内部连线（Interconnect）。随着技术的发展，市场上主流的FPGA已经集成了查找表技术，并整合了ASIC型硬核模块，提高了性能。FPGA的组成包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层内嵌功能单元和内嵌专用硬核。 在设计基于PCM编码的FPGA中继器时，采用了大规模的可编程逻辑器件（PLD）作为控制单元，并利用Mitel公司推出的MT9075芯片作为中继器的核心器件。该芯片集成了PCM30/32成帧器、线性接口部件（LIU）和链路控制器（LRC），具有时钟、中断同步、差错保护、信号回送以及CAS和CCS信令处理等功能。此外，MT9075芯片提供了方便的并行接口，易于与PLD进行连接，进行相关寄存器的读写操作，实现对线路传输信号和指令的控制和处理。设计的中继器要满足输入输出码型为HDB3码，外部输出时钟频率为2MHz的要求。 从技术层面来看，这种基于PCM编码的FPGA中继器设计充分考虑了在传输过程中信号的稳定性、可靠性和传输效率。它将有助于在数字通信系统中实现高质量的信号传输，并通过FPGA的灵活性和可编程性，提供一种高效、稳定的中继方案。这不仅是通信技术的进步，也为其他利用FPGA进行数字信号处理提供了参考和指导。