一种基于fpga的空间卫星通信复接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据复接技术领域，具体地说是一种实用性强、基于FPGA的空间卫星 通信复接方法。
【背景技术】
[0002] 信息时代的发展需要建立一个传输速率快、信息量大、覆盖空间广的通信网络系 统。采用波长极短的光波进行空间卫星的通信，是实现高码率通信的最佳方案，甚至被认为 是唯一手段，尤其是在空间卫星日益拥挤的今天，这一点已经取得了通信领域许多专家学 者的共识。为了充分利用空间激光通信的优势，可以将已经成熟的数字复接技术拿来为空 间激光通信服务。如果能在电信号进入激光调制部分以前使用数字复接技术进行一次复 用，显然能充分的使用激光信道的容量。
[0003] 数字复接技术的应用首先是从市话中继传输开始的，当时为适应非同步支路的灵 活复接，采用塞入脉冲技术将准同步的低速支路信号复接为高速码流。开始时的传播媒介 是电缆，由于频带资源紧张，因此主要着眼于控制塞入抖动及节约辅助比特开销，根据国家 /地区的技术历史形成了美、日、欧三种不同速率结构的准同步系列（PDH)。这三种异步复 接体制，三者互不兼容，互通困难，并且PDH复用结构复杂，所以虽然它能很好的适应传统 的点对点的信道，却无法适应动态联网的要求，也难以支持新业务的开发和现代网络管理， 无法支持宽带综合业务数字网（B-ISDN)。
[0004] 为适应电信网的迅速发展和满足对联网要求日益提高这一情况，基于网络运行的 灵活性、可靠性、维护管理的方便性与有效性和对未来发展的适应性等方面的考虑，以及 PDH的一系列的缺点，SDH出现了。
[0005] SDH体制是TIU-T在美国同步光网络（SONET)体制的基础上提出来的。SONET最 先由美国贝尔通信研宄所提出，制定SONET标准的最初目的是为了阻止互不兼容的光接口 的大量滋生，实现标准的光接口，便于各厂家设备在光路上互通。但是以后的发展大大超出 了这一最初目标，SONET已扩展成为一种全新的传输网体制，它既适用于光纤信道又适用于 微波和卫星等信道的通用计数体制。SDH规定有效复用各种高速业务和原有低速业务的接 口标准。
[0006] 当然，作为一种新的技术体制，不可能尽善尽美，同步数字系列仍然存在一些不足 之处。如频带利用率不如传统的准同步系统高；采用所谓的指针调整计数，增加了设备的复 杂性；同时边界抖动较难达到网络性能要求。另外，同步网系统由一整套软件来控制，如果 软件出了问题，很可能造成全网瘫痪，因而需要稳定而可靠的软件。
[0007] 由于同步网是在准同步网环境中引入的，因而涉及到准同步和同步系列互通问 题。在今后相当长的一段时间内，电信网中将同时存在同步系列和准同步系列。不久的将 来，世界电信必将统一在同步数字网中。
[0008] 当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。而在以往的PDH复 接电路中，系统的许多部分采用的是模拟电路，因此有很大的局限性。现在，数字集成电路 已经更新换代，系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路（ASIC)芯片，而且希望ASIC的 设计周期尽可能短，最好是在实验室就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用 之中，因而出项了现场逻辑可编程逻辑器件（FPGA)，其中应用最广泛的当属现场逻辑门阵 列（FPGA)和复杂可编程逻辑器件（CPLD)。
[0009] 基于上述技术，现提供一种基于FPGA的空间卫星通信复接方法。
【发明内容】
[0010] 本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、基于FPGA的空间卫 星通信复接方法。
[0011] -种基于FPGA的空间卫星通信复接方法，其具体实现过程为： 首先设置共用同一复接器的计算机局域网和IP电话局域网，所述计算机局域网包括 计算机、网络电话，该计算机、网络电话均通过HUB接口连接复接器；IP电话局域网包括直 接连接复接器的IP电话，该复接器还连接有RS232接口； 分别将图像编码器、图像解码器连接两组独立的计算机局域网和IP电话局域网中的 复接器，从而形成两组数字复接系统，两组数字复接系统的复接器通过激光通信连接，其中 图像编码器连接图像源，该图像源包括DVD、CCD;图像解码器连接显示装置，该显示装置包 括电视机； 图像信号进入图像编码器，该图像编码器将图像信号编码后变为四路E1信号，然后送 入复接器中； 图像解码器对从复接器分接出的四路E1信号接收后进行图像解码，然后送给显示装 置来显示图像。
[0012] 所述两组数字复接系统的激光通信是指在一组复接器上设置带发射天线的激光 通信器，另一组复接器上设置带接收天线的激光通信器。
[0013] 所述数字复接系统采用的传输码率为33. 792M，共使用16个时序，每个时序的容 量为 2. 112M。
[0014] 所述数字复接系统完成电话接口复接、串口数据复接、以太网数据复接、E1信号复 接，其中 电话接口复接过程为：用标准时钟clk2048k产生一个窄脉冲narrowclk作为模拟采样 标志，得到八位数字信号；经过移位寄存器SM模块，缓存起来，等待第四时序传送出去； 串口数据复接采用异步复接法实现，其复接过程为：首先在时钟2. 112M上升沿时进行 采样，连续打两拍后，送入一个16位的移位寄存器，经过异步采样后，直接转换为2. 112M时 钟同步数据； E1信号的复接过程为：首先要进行位同步的提取；采用正码速进行码速调整，插入脉 冲，使每个基群的数码率均由2048kb/s调整到2112kb/s，该码速调整装置的主体为缓冲存 储器，当缓冲存储器中的信息比特数降到规定数量时，发出控制信号，这时控制门关闭，读 出时钟被扣除一个比特；由于没有读出时钟，缓冲寄存器中的信息就不能读出去，而这时信 息仍往缓冲寄存器存入，因此缓冲寄存器中的信息就增加一个比特；如此重复下去，将数码 流通过缓冲存储器传送出去。
[0015] 本发明的一种基于FPGA的空间卫星通信复接方法，具有以下优点： 该发明的一种基于FPGA的空间卫星通信复接方法用以太网接口、基于RS232的串口、 电话用户线接口、E1接口，外部则通过激光的调制驱动电路和接收的解调电路完成空间的 卫星通信，通过激光接收发送信号，实现了激光的空间传输，传输速率快、信息量大、覆盖空 间广；实用性强，易于推广。
【附图说明】
[0016] 附图1为本发明的整体结构框图。
[0017] 附图2为FPGA复接系统示意框图。
[0018] 附图3为电话接口的时序图。
[0019] 附图4为FPGA送给RJ017的时钟和RJ017的数据图。
[0020] 附图5为HDB3的位同步图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0022] 一种基于FPGA的空间卫星通信复接方法，如附图1所示，其具体实现过程为： 首先设置共用同一复接器的计算机局域网和IP电话局域网，所述计算机局域网包括 计算机、网络电话，该计算机、网络电话均通过HUB接口连接复接器；IP电话局域网包括直 接连接复接器的IP电话，该复接器还连接有RS232接口； 分别将图像编码器、图像解码器连接两组独立的计算机局域网和IP电话局域网中的 复接器，从而形成两组数字复接系统，两组数字复接系统的复接器通过激光通信连接，其中 图像编码器连接图像源，该图像源包括DVD、CCD;图像解码器连接显示装置，该显示装置包 括电视机，整个数字复接系统外部连接激光的调制驱动电路和接收的解调电路； 图像信号进入图像编码器，该图像编码器将图像信号编码后变为四路E1信号，然后送 入复接器中； 图像解码器对从复接器分接出的四路E1信号接收后进行图像解码，然后送给显示装 置来显示图像。
[0023] 在上述步骤中，本发明是把现有的数字复接技术拿来为空间光通信服务。它的复 接后的信道不再是光缆，而是无