大規(guī)模音頻矩陣內(nèi)部切換新技術(shù)

1、希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽!希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！大規(guī)模音頻矩陣內(nèi)部切換新技術(shù)一.引言在傳統(tǒng)大規(guī)模視音頻矩陣中的交叉點(diǎn)切換模塊電路是整個(gè)矩陣系統(tǒng)的核心部分，但它實(shí)質(zhì)上是一類電子開(kāi)關(guān)，由系統(tǒng)控制將特定輸入通道與特定輸出通道聯(lián)接或釋放，如圖 1,輸入2被聯(lián)接到輸出1,輸入5同 時(shí)被聯(lián)接到輸出2、4、5等等。盡管現(xiàn)代電子集成電路技術(shù)水平的高度發(fā)展，但交叉點(diǎn)切換技術(shù)仍然一直是矩陣設(shè)計(jì)制造中最核心的 技術(shù)，由于其技術(shù)含量高，所以在整個(gè)矩陣系統(tǒng)中占的成本也很高。尤其是當(dāng)矩陣的規(guī)模增大時(shí)，其交叉點(diǎn)的 數(shù)量呈極快速的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，不僅大大增加了設(shè)計(jì)和制造高可靠性高性能的大規(guī)模交叉點(diǎn)電路的成本和難

2、度，而 且交叉點(diǎn)的使用率卻隨著交叉點(diǎn)規(guī)模的增加而呈現(xiàn)急速下降的趨勢(shì)。下表是NVISION公司所做的一個(gè)矩陣規(guī)模、交叉點(diǎn)數(shù)量和交叉點(diǎn)使用率的統(tǒng)計(jì)。矩陣戰(zhàn)模所需交叉點(diǎn)總 裁交叉點(diǎn)使用軍仆41625翻8 xg6412.宙616X162566.2SK32X32133.1我64X644四6L5次128X1281的940.7SK2的戈瑞6655360.35K1024X102410435760.1CK從上表可見(jiàn)，規(guī)模大的矩陣其所需的交叉點(diǎn)數(shù)量非常之大，而其使用率卻越來(lái)越低，造成投入的很大 浪費(fèi)。介于此，人們把眼光投向時(shí)分復(fù)用技術(shù)（ TDM o二 . 時(shí)分復(fù)用技術(shù)在大規(guī)模音頻矩陣中的應(yīng)用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在電信電

3、話網(wǎng)中是基本的應(yīng)用技術(shù)。矩陣切換就是很類似于電話交換的應(yīng)用。事實(shí)上，數(shù)字音頻（AES）也是一種時(shí)分復(fù)用技術(shù)，如圖 2。* AE5 柏 191 卜AE5IA 0卜鼻嶼蟆 1 他 .卜 ,； 士卜 I， $卜 ）岫一*- f竄*k 融+-時(shí)間續(xù)1個(gè)AES幀（Frame）包含2個(gè)子幀（Subframe）,在傳送AES信號(hào)時(shí)，從時(shí)間線上看，每一個(gè)AES幀中的子幀1先傳，接著傳子幀2。圖3是TDM技術(shù)應(yīng)用于矩陣切換的簡(jiǎn)單示例。MTA CLK 6BUSCLKA性濃Mvkirra111HLlLLLLl也*白仁 IIIIILIqT誦*A敗奧棒獨(dú)穿43*-4H通道時(shí)鐘_n時(shí)鐘數(shù)據(jù)的更Chonnef n酎嶂電更時(shí)

4、計(jì)電桿位4f（那m2-RjwwuuimuwuwwL我們知道傳統(tǒng)的矩陣包括輸入模塊、交叉點(diǎn)切換模塊和輸出模塊。在這里不需要交叉點(diǎn)切換模塊。在這個(gè)采用TDM切換技術(shù)的架構(gòu)中，有一條公共的數(shù)據(jù)總線，每一路輸入在數(shù)據(jù)總線上指配固定且唯一的時(shí)隙， 當(dāng)需要把某一路輸入聯(lián)接到某一輸出時(shí)，使信號(hào)能接通門(mén)電路，將輸入信號(hào)至特定輸出上，其數(shù)據(jù)總線的帶寬 要求大于輸入信號(hào)的比特率與輸入信號(hào)路數(shù)的乘積。下面以1比特的輸入信號(hào)為例具體說(shuō)明其工作原理。如圖4，所有輸入信號(hào)分配固定時(shí)隙且在某一時(shí)刻是唯一的，即讓寫(xiě)驅(qū)動(dòng)(Input Write Enables )能在按一定的時(shí)間關(guān)系打開(kāi)門(mén)電路，讓輸入信號(hào)通過(guò)；相應(yīng)讀驅(qū)動(dòng)使能(

5、希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽!希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽!Input Read Enables ）信號(hào)打開(kāi)相應(yīng)的輸出端門(mén)電路，實(shí)現(xiàn)指定的輸入與輸出的通路聯(lián)接。輸入 2被送到輸出 1,輸出5被送到輸出2。程人，但傳ftM 1re*J!SW5njulpui *Ut- Jl 861kdl FQu%. 5 2?*eutlEM l埴 2SJMJ .? Ml；力 OujjJS(% 0ulBid4莒RS. Ji ?任1心gtfl，可見(jiàn)，采用TDM替代大規(guī)模矩陣的交叉點(diǎn)電子切換電路十分簡(jiǎn)潔，成本低。但這種方式也有兩點(diǎn)不足： （1）正如前面提到的TDM其數(shù)據(jù)總線的帶寬要求大于輸入信號(hào)的比特率與輸入信號(hào)

6、路數(shù)的乘積。由于數(shù)字視 頻信號(hào)的碼率已非常高了，顯然這種技術(shù)無(wú)法用于視頻矩陣中。所以一般用于音頻、時(shí)間碼等碼率比較低的矩 陣中，但用于大規(guī)模音頻矩陣中時(shí)，如應(yīng)用到256X256數(shù)字音頻矩陣中時(shí)，其要求的數(shù)據(jù)帶寬也約接近1Gb/s （數(shù)據(jù)計(jì)算見(jiàn)下文），因此采用TDM技術(shù)代替電子開(kāi)關(guān)式的交叉點(diǎn)電路雖然成本和電路都簡(jiǎn)單了許多，但對(duì)制造特大規(guī)模的數(shù)據(jù)音頻矩陣的技術(shù)要求一點(diǎn)也不低；（2）這種技術(shù)也有讓人擔(dān)憂之處，由于共用數(shù)據(jù)總線，當(dāng)總線上的驅(qū)動(dòng)器損壞或短路時(shí)，會(huì)不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓？三.NVISION的解決方案NVISION創(chuàng)新地提出了一種融合 TDMK點(diǎn)和IT技術(shù)的大規(guī)模音頻矩陣的內(nèi)部信號(hào)切換解決方

7、案。其關(guān) 鍵技術(shù)是共享存儲(chǔ)架構(gòu)（SMA o圖5如圖5,將每一個(gè)輸入的 AES音頻數(shù)據(jù)都寫(xiě)入共享存儲(chǔ)器中，而輸出時(shí)，根據(jù)指配的路由分配從存儲(chǔ) 器的特定單元將輸入數(shù)據(jù)讀出，如輸出1讀出的是輸入1的數(shù)據(jù)，這就實(shí)現(xiàn)了從輸入 1到輸出1的路由切換。這種方式的優(yōu)點(diǎn)還很多，（1）可以實(shí)現(xiàn)單聲道的自由切換，如輸出3讀的是輸入1的1通道數(shù)據(jù)和輸入2的1通道數(shù)據(jù)；（2）實(shí)現(xiàn)某一通道的重復(fù)輸出，如輸出2連續(xù)讀出的數(shù)據(jù)是輸入 2的通道1; （3）實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聲道的交換輸出，如輸出 4讀出的是輸入4的通道2和輸入4的通道1。而這些功能是用以往的電子開(kāi)關(guān)式交叉 點(diǎn)切換電路所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí) NVISION還利用TDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)矩陣機(jī)箱聯(lián)接實(shí)現(xiàn)矩陣規(guī)模的擴(kuò)展。共？ 心隙居片林顆r 3 t | ln4Ch；果自然它 斯陣的TDM 崎人/tn-，、 Ml 1： I & In ：.汀 “、L ： I 卜lL1號(hào)| Iter；事用 C s fi-l H|圖6是1個(gè)4X4規(guī)模的矩陣，輸出4路在寫(xiě)入共享存儲(chǔ)器的同時(shí)，同時(shí)還寫(xiě)入擴(kuò)