目前，我國的專用移動通信網絡發展很快，由于數字化系統的明顯優勢，國內的專用網絡已經逐步進入了向數字化過渡的階段。
　　數字化過程中，首先是系統接口的數字化，這應該包含無線/有線接口，由于PSTN的數字接口已經標準化，所以這里我們選擇有線接口為數字化的切入點，從而進行集群系統的全部數字化。
　　鑒于以上考慮，我們設計并研制了數字中繼E1接口，并且使得該接口可以與原有模擬接口并存^[1][2]，增加了系統的靈活性。
1 E1接口的硬件設計
　　隨著通信技術的進一步發展，數字程控交換機已經大規模投入使用，電話接口單元作為集群移動通信系統的重要組成部分也必然要由原來的模擬電話接口向數字化電話接口方向發展。采用數字信號具有通信的保密性好、抗干擾能力強、信號可以再生、傳輸效率高、工作速度快、性能穩定可靠、便于與各種通信方式如電話、電視、數據或其他數字信號的配合建立綜合通信網等優點。它適合于各種傳輸媒介，也便于采用先進的集成技術，使設備小型化，并可降低成本。PCM基群設備提供如下功能：PCM幀與復幀同步、時鐘同步、PCM幀時隙交換。我們采用的Mitel公司生產的MT－9075芯片提供了完整的2.048Mb/s數字鏈路和串行通信總線(ST－BUS)，具有外圍電路簡單，控制方便的特點^[3]。該PCM基群設備的復接部分是在系統時鐘及8031單片機的控制下接收ST－BUS30個話路音頻數字信號的，并將幀定位信號、非幀定位信號、復幀同步碼及各話路信令碼插入到TS₀及TS₁₆時隙中。然后將復接的碼流送入CRC編碼電路，完成CRC復幀結構，形成完善的2.048Mb/s輸出信號，經信道接口電路變換成所要求的HDB₃信道碼型送往信道，完成30個話路的時分復用。設備的接收部分首先將HDB3碼變換成二元碼，經解碼電路解碼后將線路信號送至控制總線、話路信號送數據總線，完成話路的分接。
　　在我們原有的模擬集群系統中，每一個有線接口單元只能提供2路話音通道，在完成數字化后，一個單元可以提供30路話音通道。這樣可以在提高系統性能和完善功能的前提下，大大減少設備體積和維護復雜程度。系統的結構如圖1所示。

　　要完成一個呼叫過程，還要處理或傳遞用戶呼叫(摘機占用、撥號)、應答(被叫摘機)、交換機的信號(撥號音、忙音、回鈴音、振鈴)等信令信號。PCM基群除傳送語音聲頻帶內的信令信號如記發器信號，還要傳送帶外信令信號(如線路信號)。根據PCM30/32系統幀結構，在F1～F15幀的TS₁₆時隙可用于傳送30個話路的隨路信令信號。本設計中的記發器信號由TELTONE公司的M－976產生。
　　數字中繼接口單元由最小微機系統、地址譯碼邏輯電路、總線驅動電路、并行擴展接口電路、數字中繼接口芯片MT－9075以及多頻互控接口芯片M－976等部分構成。其框圖如圖2所示。

　　最小微機系統由MCS－51系列單片機8031和地址鎖存器74LS573及EPROM 27C256等組成。最小微機系統通過輸入輸出口8255接收數據集中器發出的系統計算機的控制信息，并向數據集中器發送E1接口板的工作狀態和數據信息。74LS245、74LS244總線驅動器將內部數據線與數據集中器數據總線隔離。地址譯碼電路由四位撥動開關、異或門和一片可編程陣列GAL16V8組成。該電路將數據集中器發出的地址信息進行譯碼，產生8255的控制信號、總線驅動器的輸出使能信號、復位信號等。8031的外部中斷0－INT0接至8255PA口IBFA信號端，當數據集中器向E1板發送信息時產生中斷。MT9075中斷信號輸出IRQ接至8031的外部中斷1－INT1。MT9075內部任一中斷源產生中斷都將引起8031的INT1中斷。74LS138根據8031的地址信息產生片選信號。最小微機系統控制功能如下：控制8255與數據集中器交換信息；檢測E1接口工作狀態；插入線路信號；控制MFC信令的收發。
　　MT9075的時鐘源、模擬鏈路接口都采用MITEL公司推薦的電路。微處理器接口模式選擇INTEL模式；MASTER/SLAVE選MASTER；交換單元提供的系統時鐘C4b用于ST－BUS及發送串行PCM數據，Fob作為幀同步信號。由于交換單元提供了256×256路(8碼流×32時隙)的交換能力，為增加MT－9075的靈活性，采用DIP開關方式來選擇碼流。
　　MT－9075是高集成度PCM30/32路系統基群復接芯片，具有以下特點：插入及提取幀同步；插入及提取ABCD信令碼；接口碼型可選HDB₃或AMI碼；線路接收和驅動；時鐘提取；幀同步碼及錯誤計數；兩幀容量的彈性緩存器；單通道或所有通道的內部自環。
　　M－976MFC編解碼器該編解碼器特點如下：適用于中國R2MF信令系統；A率PCM數字輸入；與微處理器接口；二進制或6中取2格式可選；可編程前后向模式；可編程控制模式；標準串行通信總線。
　　選用交換單元提供的系統時鐘CLK2M做為ST－BUS接收和發送串行數據的位時鐘，交換單元提供的8K路脈沖做為接收和發送幀脈沖。8031的讀寫脈沖與CS1或CS2相“或”后產生兩片M－976的讀寫信號。74LS240將MT9075的信號丟失(LOS)信號和M－976的發緩沖器滿(TBLF)、收緩沖器空(RBLE)信號驅動后送發光二極管。
2 工作原理
2.1 接續過程
　　E1接口板提供了集群系統與市話網通信的數字中繼接口，處理有線用戶和無線用戶的呼叫請求、信令的收發等。無線用戶與有線用戶的接續過程如下：
　　· 無線用戶呼叫有線用戶
　　當某一無線用戶呼叫市話有線用戶時，數據集中板將系統計算機的接續指令、話路號碼及有線用戶號碼傳送給E1接口板，E1接口板MPU控制MT9075在指定話路發前向占用信號，對端發后向占用證實信號，E1板MPU檢測到后向占用證實信號后，控制M－976發前向信號開始互控過程。如KB信號指示被叫用戶示閑，E1板上報中控機被叫用戶示閑，中控機命令信號音板給無線方送回鈴音。E1板檢測該路線路信令，被叫摘機時上報中控機，中控機命令信號音板停送回鈴音。E1板繼續檢測該路線路信令，被叫掛機時上報中控機，結束本次無線用戶呼叫有線用戶的接續過程。
　　· 有線用戶呼叫無線用戶
　　有線用戶呼叫無線用戶時，E1板檢測到對端某路線路信號發生變化，如果是前向占用信號，則回送后向占用證實信號并上報中控機，然后接收對端的MF前向信號開始互控過程。收齊被叫號碼之后上報中控機，中控機檢查被叫空閑下發指令，E1板發后向KB信號向對端指示被叫用戶示閑。中控機檢查被叫無線用戶應答后下發指令，E1板發后向被叫應答線路信號。E1板繼續檢測該路線路信令，主叫掛機時上報中控機，結束本次有線用戶呼叫無線用戶的接續過程。
2.2 記發器信號
　　局間記發器信號是完成電話自動接續所需的控制信號，主要包括選擇路由所需的地址信號(被叫號碼)和管理維護電話網所需的操作信號。與線路信令不同的是記發器信令是在用戶通話之前傳送，因而可以利用話音回路并占據整個話音頻帶實現這種信令的傳送。目前各國廣泛采用傳送速度快、有檢錯能力的帶內多頻信號作為局間記發器信令。帶內多頻信號按其具體傳送方式可分為脈沖方式(非互控方式)、脈沖證實方式(半互控方式)與互控方式。脈沖方式是以單向、不互控(既無后向證實信號)、逐段轉發的形式，傳送表示被叫號碼的多頻脈沖信息；脈沖證實方式是在每次傳送前向多頻脈沖信息后，回送一個后向證實脈沖信號，適合于端到端形式信號傳送；互控方式是每送一前向信息都需要加以證實，連續的傳送前向和后向多頻互控信號，適合于端到端形式信號的傳送。我們采用的是全互控方式，既每送一個前向信息都需加以證實，(中國1號信號系統的記發器信號編碼標準屬于全互控方式)互控信號的傳送分四節拍進行：
　　第一拍：發端發送前向信息。
　　第二拍：收端接收和識別后，強制回送一個后向證實信號，以表示已收到前向信息，并指示下一步發送何種前向信息，例如是否發送長途區號。
　　第三拍：發端收到和識別后向證實信號后，停發前向信息，以此表示收到后向證實信號，同時把收到的后向證實信號記存下來。
　　第四拍：收端檢驗出這一前向信息已停發，停發后向信號。
　　發端識別后向信號已停發，于是根據剛才收到的后向信號的要求，發送下一位前向信號，從而開始第二個四拍互控周期。
　　我國記發器信號分為前向和后向兩種，采用120Hz等差級頻。前向有6個頻率，分別為1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz、1980Hz，采用六中取二的編碼方式，最多可組成15種信號。后向4個頻率，分別為780Hz、900Hz、1029Hz、1140Hz，按四中取二的編碼方式，最多可組成6種信號。考慮到試驗調試的方便性采用了E1接口測試儀Sunset E10進行E1接口的模擬^[4]，Sunset E10可以提供E1接口呼叫過程的信令和流程。
3 E1接口板的控制程序流程圖
　　E1接口板在中央控制機的控制下完成系統用戶的所有通信要求，通信協議如下：
·E1板上報狀態信息
　　數據長度：5
　　數據格式：BUFFER[0]＝1：命令
　　　　　　　BUFFER[1]……[4]

· 中控機下發查詢E1板狀態命令
　　數據長度：1
　　數據格式：BUFFER[0]＝8；命令
· 中控機下發無線呼有線接續命令
　　數據長度：不定(命令1字節、信道號和976芯片號1字節、電話號碼個數1字節、電話號碼N字節)。
　　數據格式：BUFFER[0]＝6：命令
　　　　　　　BUFFER[1]＝XX：信道號和976芯片號

　　BUFFER[2]＝YY 電話號碼個數
　　BUFFER[3]……[3＋N]電話號碼
　　E1接口的單元控制流程如圖3所示。