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+ Plus Ⅱ设计出了该系统的电路图，并在Max+ Plus Ⅱ中对该电路进行了仿真。仿真结果表明，PCM 30/ 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。

　　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ASIC/ 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*,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，CCIT T 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125  s，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，T S16 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。

图1  PCM30/ 32 路基群系统的帧结构

　　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T S0 用于传送帧同步码，码型为0011011。

　　( 2) 奇帧( F1，F3，…，F15) 的T S0 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~ T S31 共30 个时隙用于传送第1 路至第30 路信息信号。

　　( 5) T S16 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。

图2  PCM30/ 32 基群系统原理框图

　　3   仿真结果

　　打开PC 机界面Max+ Plus  软件，输入图3 所示的电路图；选菜单File Pr oject Set Project toCur rent File，然后选菜单Max+ plus  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. 4  s; End t ime= 100 ms) 。仿真结果如图4，图5 所示。

图3  PCM30/ 32 基群系统电路图

图4   PCM30/ 32 路系统的发送端时序与帧结构仿真结果1

图5   PCM30/ 32 路系统的发送端时序与帧结构仿真结果2

　　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+ Plus  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。