1、通信系统课程设计基于 FPGA 的时分多路数字基带传输系统的设计与开发指导老师：戴慧洁 武卫华班级：通信 102 班组长：组员：2013 年 7 月 5 日通信系统课程设计目录1.通信系统课程设计目的、内容、要求1.1 课程设计目的1.2 课程设计内容1.3 课程设计要求12.通信系统课程设计选题及小组划分2.1 课程设计选题2.2 小组划分3.通信系统课程设计系统框图及各模块参数指标3.1 系统框图3.2 各模块参数指标4.通信系统课程设计各模块原理与思路4.1 PCM 编译码4.2 HDB3 编译码4.3 一次群时分复用与分接4.4 同步5.通信系统课程设计各模块编程与波形仿真（含代码）5
2、.1 PCM 编译码5.2 HDB3 编译码5.3 一次群时分复用与分接5.4 同步6.通信系统课程设计心得体会1.通信系统课程设计目的、内容、要求及相关工具1.1 课程设计目的通信系统课程设计是一门综合设计性实践课程。使大家在综合已学现代通信系统理论知识的基础上，借助可编程逻辑器件及 EDA技术的灵活性和可编程性，充分发挥自主创新意识，在规定时间内2完成符合实际需求的通信系统电路设计与调试任务。本次课程设计选题为数字基带传输系统。数字通信系统是利用数字信号来传输信息的通信系统，传输的对象通常是二元数字信息，它可能来自计算机等其他数字设备的各种数字代码，也可能来自数字电话终端的脉冲编码，其包括
3、数字基带传输和数字频带传输。数字基带传输就是不经过调制而直接传送的方式，即发送端不使用调制器，接收端也不使用解调器。和频带传输相比，基带传输的优点是：设备简单，易做成“一机多速率” ，适应性强。而对于时分多路技术，其具有十分优越的特点。其便于实现数字通信，易于制造，适于采用集成电路实现，成本较低，因此在数字信号传输中得到了广泛的应用。它不仅能够提高大家对所学理论知识的理解能力，更重要的是能够提高和挖掘大家对所学知识的实际运用能力，为将来进入社会从事相关工作奠定较好的“能力”基础。1.2 课程设计内容（可选）A)时分多路数字电话基带传输系统的设计与开发B)时分多路数字电话基带传输系统的设计与开发
4、1.3 课程设计要求A）64Kb/S 的 A 律 PCM 数字话音编译码器的开发设计B） PCM 30/32 一次群时分复接与分接器的开发设计C）数字基带编码 HDB3 编译码器的开发设计3D）正交相对四相移相键控 QDPSK 调制器的开发设计（可选）E）同步（帧、位、载波同步（可选） ）电路的开发设计根据给定的设计指标，要求能综合运用通信原理理论所学知识，借助可编程逻辑器件，灵活使用 EDA 开发工具平台 Quartus，独立进行时分多路数字电话基带传输系统初步方案设计、单元电路设计、VHDL 程序设计、程序调试等工作。附 工具 ： quartus 6.0 、 FPGA 、 VHDL 语言本
5、次课程设计使用的软件是 EDA 开发工具平台Quartus6.0，Quartus 是 Altera 公司提供的可编程逻辑器件的集成开发软件，可编程逻辑器件开发的所有过程为：设计输入、综合、布局和布线、验证和仿真以及可编程逻辑器件的编程或配置。使用的芯片是 EP1C6Q240C8。VHDL 的全名是 very-high-speed integrated circuit hardware description language，VHDL 主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。FPGA（FieldProgrammable Gate Array） ，即现场可编程门阵列，它是在 PAL、GAL
6、、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。2 课程设计选题、小组划分2.1 选题：时分多路数字电话基带传输系统的设计与开发2.2 模块划分4（A）负责 64Kb/S 的 A 律 PCM 数字话音编码器的开发设计（B ）负责64Kb/S 的 A 律 PCM 数字话音译码器的开发设计( C）负责数字基带编码 HDB3 编码器的开发设计( D） 负责 数字基带编码 HDB3 译码器的开发设计（E） 负责PCM 30/32 一次群时分复接器的开发设计（F）负责PCM
7、 30/32 一次群时分分接器的开发设计（G） 负责同步（帧、位同步）电路的开发设计3.通信系统课程设计系统框图及各模块技术指标3.1 系统框图5PCM 时分复用数字基带传输，是各路信号在同一信道上占有不同的时间间隙进行通信。它把模拟信号通过抽样、量化、编码转变为数字信号，这些都靠编码器来实现，然后在位同步和帧同步信号的控制下通过复接器实现复接，复接后的信号通过信道传输，分接器在同步信号的作用下把接收到的信号进行分路，分路后的信号通过 PCM 译码、低通滤波器还原出输入的模拟语音信号。同步技术是时分复用数字通信的又一个重要特点。位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提。它的基本含义是收、发两端
8、机的时钟频率必须同频、同相，这样接收端才能正确判断和接收发送端送来的每一个码元。帧同步是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号。图 3.1 时分多路数字基带传输系统框图3.2 各模块技术指标3.2.1 PCM 编码器参数指标（符合 ITU-T G.711 建议）（1）PCM 编码器输入信号为 : 一个 13 位逻辑矢量的均匀量化值:D0,D1D12其中:D0 为极性位,取值范围在-4096+4096 之间；一个占空比为 1/32 的 8K/S 的取样时钟信号；一个占空比为 50%的 2.048Mb/S 的合路时钟信号；（2）PCM 编码器输
9、出信号为 :一个 8 位逻辑矢量的 13 折线非均匀量化值:C0,C1C76其中:C0 为极性位.C0=1 为正,C0=0 为负；一个占空比为 1/32 的 8K/S 的取样时钟信号；一个占空比为 50%的 2.048Mb/S 的合路时钟信号；(3) PCM 编码规则图 3.2.1 PCM 编码规则3.2.2 PCM 译码器参数指标（符合 ITU-T G.711 建议）（1）PCM 译码器输入信号为 :一个 8 位逻辑矢量的 13 折线非均匀量化值:C0,C1C7其中:C0 为极性位.C0=1 为正,C0=0 为负；一个占空比为 1/32 的 8K/S 的取样时钟信号；一个占空比为 50%的
10、2.048KB/S 的合路时钟信号；（2）PCM 译码器输出信号为 :7一个 13 位逻辑矢量的均匀量化值:D0,D1D12其中:D0 为极性位,取值范围在-4096+4096 之间；一个占空比为 1/32 的 8K/S 的取样时钟信号；一个占空比为 50%的 2.048Mb/S 的合路时钟信号；（3）PCM 译码规则图 3.2.2 PCM 译码规则3.2.3 HDB3 编码器参数指标 （符合 ITU-T G.703 建议） （1）HDB3 编码器输入信号为 :一路串行 2.048Mb/S 合路数据流一路 2.048Mb/S 位同步时钟脉冲（2）HDB3 编码器输出信号为 :一路串行 2.04
11、8Mb/S 合路 HDB3 编码的正极性数据流 H+一路串行 2.048Mb/S 合路 HDB3 编码的负极性数据流 H-8一路 2.048Mb/S 位同步时钟脉冲3.2.4 HDB3 译码器参数指标 （符合 ITU-T G.703 建议）（1）HDB3 译码器输入信号为 :一路串行 2.048Mb/S 合路 HDB3 编码的正极性数据流H+一路串行 2.048Mb/S 合路 HDB3 编码的负极性数据流 H-一路 2.048Mb/S 位同步时钟脉冲（2）HDB3 译码器输出信号为 :一路串行 2.048Mb/S 合路数据流一路 2.048Mb/S 位同步时钟脉冲3.2.5 一次群时分复接器参
12、数指标（）（1）一次群时分复接器输入信号为:一个 8 位数据总线 D7D0一个一次群串行位同步时钟 2.048Mb/S 信号；（2）一次群时分复接器输出信号为:一个一次群串行合路数据流 2.048Mb/S 信号一个一次群串行位同步时钟 2.048Mb/S 信号一个 5 位时隙地址总线信号3.2.6 一次群时分接器参数指标（1）一次群时分分接器输入信号为:一个一次群串行合路数据流 2.048Mb/S 信号一个一次群串行位同步时钟 2.048Mb/S 信号9（2）一次群时分分接器输出信号为:一个一次群串行合路数据流 2.048Mb/S 信号一个 30 位逻辑矢量时隙脉冲信号一个一次群串行位同步时钟
13、 2.048Mb/S 信号3.2.6 相关帧结构图3.2.7 同步的参数指标 同步主要是进行帧同步与位同步，具体设计体现在一次群时 分分接器设计，还有提供各模块的时钟。4 通信系统课程设计各模块原理与思路4.1PCM 编码器原理4.1.1 PCM 编码器分析TS0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1A2a b c d a b c da b c d a b c d CH1 CH16CH2 CH17- -a b c d a b c dCH15 CH30F1F2F15 1 A1 1 1 1 1 1 CH30(CH16 CH29)(CH1 CH15)32256 bit,125 s162.0 msTS0TS0488 ns3.91 s
