FPGA實(shí)現復接與分接系統

　　該模塊產(chǎn)生幀同步信號和告警指示碼，幀定位信號可以集中插入，也可以分散到各支路插入，考慮到設備和延遲問(wèn)題，我們選擇集中插入。

　　(6)合路器模塊

　　根據每個(gè)時(shí)間間隔傳送碼字的多少，有3種排列方式：按位復接、按字復接和按幀復接。其中按位復接要求緩存器容量較小，較易實(shí)現，而且二次群幀結構是由4個(gè)支路子幀按位復接而成，所以一般采用按位復接，本文采用的也是該方式。該模塊按位順序循環(huán)讀取四路碼速調整后的碼流，在對應SF時(shí)隙插入幀定位信號“111101000000”，得到二次群信號，即完成整個(gè)復接部分。

　　分接電路設計

　　分接過(guò)程如圖5所示，它是由幀定位捕獲電路、同步時(shí)鐘提取電路、分路器、分接時(shí)序信號發(fā)生器、插入碼扣除控制電路、時(shí)鐘平滑電路和碼速恢復控制電路7個(gè)模塊構成。由于四路分接電路基本相同，所以略去其余三路電路。

　　(1)幀定位捕獲電路模塊

　　該模塊通過(guò)捕獲幀定位信號分辨幀首位置，并判定系統的狀態(tài)。當連續3次捕獲到幀定位信號，則判定系統處于同步態(tài);之后若連續4次沒(méi)捕獲到幀定位信號，則判定系統進(jìn)入失步態(tài)，并關(guān)閉分接時(shí)序信號發(fā)生器，也不再接收數據;一旦捕獲到幀定位信號，便驅動(dòng)分接時(shí)序信號發(fā)生器工作，并開(kāi)始接收數據。這里要求模塊在系統失步后能重新進(jìn)入同步，如果傳輸中幀同步碼組連續丟失了幾幀，而系統又沒(méi)有自恢復能力，那么整個(gè)系統將無(wú)法再正常工作。

　　(2)同步時(shí)鐘提取模塊

　　數據流的接收需要與之速率相同的時(shí)鐘，這就需要對二次群碼流進(jìn)行位同步時(shí)鐘提取，得到與之速率一致的均勻時(shí)鐘給分路器。

　　(3)分路器模塊

　　一旦捕獲到幀定位信號，分接器便開(kāi)始工作，把幀定位信號拋掉，其余在8.448MHz的位同步時(shí)鐘下按位順序循環(huán)進(jìn)行同步分離，分別送入4個(gè)碼速恢復單元。

　　(4)分接時(shí)序信號發(fā)生器模塊

　　該模塊設計思想基本同于復接時(shí)序信號發(fā)生器，其基準時(shí)鐘由位同步時(shí)鐘分頻得到。幀定位捕獲電路驅動(dòng)它工作，產(chǎn)生幀定位時(shí)隙脈沖SF，插入標志時(shí)隙脈沖SZ，調整插入時(shí)隙脈沖SV和2.112MHz的非均勻時(shí)鐘f，送給插入碼扣除控制電路。

　　(5)插入碼扣除控制電路模塊

　　該模塊的功能是扣除復接時(shí)插入碼流的碼字，輸出作為碼速恢復電路的寫(xiě)入時(shí)鐘clk_wr’，在接收端對收到的SZ時(shí)隙的標志碼進(jìn)行擇多判決，即標志碼中有2個(gè)以上為1，判為有插入調整，分接時(shí)應將SV時(shí)隙內容扣除;否則判為無(wú)插入調整，分接時(shí)無(wú)需扣除SV時(shí)隙內容。如果輸入碼流對應SZ時(shí)隙出現“1”的個(gè)數比“0”的個(gè)數多，f中對應SV的一個(gè)節拍被扣除;如果對應SZ時(shí)隙“0”的個(gè)數比“1”的個(gè)數多，則f中對應SV的節拍仍起作用。

　　(6)時(shí)鐘平滑電路模塊

　　該模塊對非均勻時(shí)鐘clk_wr’進(jìn)行平滑均勻，提取2.048MHz的均勻時(shí)鐘clk_rd’作為碼速恢復電路的讀出時(shí)鐘。這里可用VHDL語(yǔ)言來(lái)實(shí)現，也可以用一般的二階鎖相環(huán)。

　　(7)碼速恢復電路模塊

　　從分路器輸出的支路碼流以2.112MHz的非均勻時(shí)鐘clk_wr’寫(xiě)入該模塊，同時(shí)以2.048MHz的均勻時(shí)鐘clk_rd’讀出，即還原出基群信號，完成整個(gè)分接過(guò)程。

　　結束語(yǔ)

　　系統仿真波形良好，除了允許范圍內的信號延遲外，能準確實(shí)現數字信號的復接和分接。誤碼率小于0.1%，系統信號平均時(shí)延小于4.5μs，去抖效果良好。而且本設計便于擴展，只需修改FPGA中相應控制參數，就可以實(shí)現高次群的復接與分接。該系統作為IP核應用于信號傳輸電路，對數字信號，或經(jīng)PCM編碼調制后的語(yǔ)音信號進(jìn)行處理，可提高信道的利用率和傳輸質(zhì)量，也可以進(jìn)行光電轉換后用于光纖通信或大氣激光通信中。