基于Max+PlusⅡ的PCM30／32路系统仿真

摘要：PCM是将模拟信号变换成数字信号的常用方法。为了研究PCM30／32路系统的发端时序与帧结构，采用Max+PlusⅡ设计出了该系统的电路图，并在Max+PlusⅡ中对该电路进行了仿真。仿真结果表明，PCM30／32路系统共包含32路信息，其中包含30路话音信号和两路同步信息，每一路信息可以由D1～D8八位PCM编码表示。该软件使用简单，操作灵活，支持的器件多，设计输入方法灵活。
关键词：PCM；Max+PlusⅡ；帧结构；时序

    在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。频分多路复用主要用于模拟通信系统，时分多路复用常用于数字通信。码分复用(CDMA)用于移动通信。

1 EDA技术
    EDA(电子线路设计自动化)是以计算机为工作平台、以硬件描述语言(VHDL)为设计语言、以可编程器件(CPLD／FPGA)为实验载体、以ASI-C／SOC芯片为目标器件，进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。EDA是电子设计领域的一场革命，它源于计算机辅助设计，计算机辅助制造、计算机辅助测试和计算机辅助工程。利用EDA工具，电子设计师从概念，算法、协议开始设计电子系统，从电路设计，性能分析直到IC版图或PCB版图生成的全过程均可在计算机上自动完成。EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，其基本特征是设计人员以计算机为工具，按照自顶向下的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，由硬件描述语言完成系统行为级设计，利用先进的开发工具自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线、仿真及特定目标芯片的适配编译和编程下载，这被称为数字逻辑电路的高层次设计方法。EDA技术的主要特征作为现代电子系统设计的主导技术，EDA具有以下几个明显特征：
    (1)用软件设计的方法来设计硬件；
    (2)基于芯片的设计方法；
    (3)自动化程度高；
    (4)自动进行产品直面设计。

2 PCM发端时序与帧结构
    对于语音信号，CCITT规定，PCM的抽样率为8 kHz，即在1 s内信息可分成8K个帧。每帧的周期为125μs，在每个帧周期内，安插有32路时隙，分别用TS0～TS31表示，其中TS0作为帧同步时隙，用来传送帧同步码组和帧失步对告码，TS16用来传送复帧同步信号，复帧失步对告及各路信道信号，另外30路时隙用来传送30路话音信号，每个时隙可以插入8位二进制信息码(即每时隙含8 b信息码，由PCM编码器完成)。另外，每16帧构成1个复帧，即1个复帧中有16个子帧(编号为F0，F1，…，F15)，其中F0，F2，…，F14为偶帧，F1，F3，…，F15为奇帧，以上的帧构成PCM30／32路基群系统。PCM的帧结构如图1所示。

    根据以上帧结构PCM30／32系统的码速率为：
    Fs=8K×32×8=2．048 Mb／s
    以上帧结构的同步码及信令比特如下：
    (1)偶帧(F0，F2，…，F14)的TS0用于传送帧同步码，码型为0011011。
    (2)奇帧(F1，F3，…，F15)的TS0中的1 b用于传送帧失步码。当帧同步时，A1=1，失步时A1=0，其他比特为国内通信用。
    (3)每一子帧TS0的第一比特用于CRC校验，不用时固定发“1”。
    (4)TS1～TS15及TS17～TS31共30个时隙用于传送第1路至第30路信息信号。
    (5)TS16用于传送复帧同步信号、复帧失步信号及各路信道(挂机、占线等)信号。
    由PCM的帧结构可知，PCM基群的时序是时钟及帧时序发生器控制的，其原理框图如图2所示。图中的PCM编码由单片PCM编码器完成，码型变换器即NRZ码-HDB3码变换器。将变换后的双极性信码送到数字调制器或多路基群复接器,复接成高次群后送到数字调制设备或光通信设备。

3 仿真结果
    打开PC机界面Max+PlusⅡ软件，输入图3所示的电路图；选菜单File＼Project＼Set Project to Current File，然后选菜单Max+plus-Ⅱ＼complier编辑当前图形文件；仿真电路，记录电路仿真波形(仿真参数为grid size=2.4μs；End time=100 ms)。仿真结果如图4，图5所示。

    由图4，图5可以看出，该仿真结果包含F0，F1，F2三帧信息，每帧包含ch1～ch30共30路信息，每一路信息可以由D1～D8八位PCM编码表示。

4 结论
    本文利用Max+PlusⅡ软件对PCM30／32路系统的发送端时序与帧结构进行了仿真，由仿真结果可以清楚地发现该系统发端时序的规律，该软件使用简单，操作灵活，支持的器件多，设计输入方法灵活多变。