基于PCM編譯碼的話(huà)音雙光纖傳輸通信的實(shí)現(xiàn)——科技論文

    THKEGC-3型雙光纖通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱是配合光纖通信教學(xué)而設(shè)的裝置。其中對(duì)話(huà)音傳輸安排了4種方式：模擬信號(hào)直接單向、雙向傳輸；模擬信號(hào)PCM（pulse-code modulation）編碼后單向數(shù)字傳輸和經(jīng)過(guò)PCM集群和復(fù)分解的雙向數(shù)字傳輸。非常直觀(guān)而明確的幫助學(xué)生了解音頻信號(hào)的傳輸模式，是非常好的實(shí)驗(yàn)。

    筆者通過(guò)嘗試使用了第5種方式實(shí)現(xiàn)了話(huà)音的雙向數(shù)字傳輸。

    以下，將對(duì)此做簡(jiǎn)單介紹，不足之處請(qǐng)指教。

    一、話(huà)音雙光纖雙向數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)的連接方式框圖介紹

    這種方式?jīng)]有采用PCM集群和PCM解復(fù)用，將電話(huà)模塊一和二的語(yǔ)音輸入信號(hào)L-TX（left-transmit）和R-TX（right transmit）分別送到模擬信號(hào)輸入A-IN）（A-analog input）和B-IN（B-analog input），講過(guò)PCM編碼后在PCM編碼輸出端A-TXD（A-transmit data）和B-TXD（B-transmit data）得到數(shù)字信號(hào)又分別送給光發(fā)送器的數(shù)字信號(hào)輸入端口L-DIN（left-data input）和R-DIN（right-data input），通過(guò)1310nm和1550nm的光纖傳輸，又分別從光接收器的數(shù)字信號(hào)輸出端口L-DOUT（left-data output）和R-DOUT（right-data output）輸出數(shù)字信號(hào)后送給PCM譯碼的輸入A-RXD（A-receive data）和B-RXD（B-receive data）經(jīng)過(guò)譯碼輸出模擬信號(hào)分別送給模塊一和模塊二的L-RX（left-receive）和R-RX（right-receive）話(huà)機(jī)接收端，從而實(shí)現(xiàn)了話(huà)音的雙光纖數(shù)字實(shí)時(shí)通信。

二、實(shí)現(xiàn)低損耗話(huà)音雙光纖雙向數(shù)字通信傳輸?shù)恼{(diào)試方法

第一步：對(duì)1310nm光端機(jī)部分進(jìn)行模擬信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)恼{(diào)試；

    將開(kāi)關(guān)S71撥向右邊，即傳輸模擬信號(hào)，然后將左端L-SINE接入1310nm的光發(fā)送器的L-AIN，在1550nm的光接收器的R-AOUT將信號(hào)送給模塊二的R-RX接收。用雙蹤示波器的兩探頭分別觀(guān)察L-AIN和R-AOUT處的波形，調(diào)整1310nm光發(fā)送端的電位器W73順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，使偏置電流最大。將L-SINE的W47(幅度調(diào)節(jié))和W41（頻率調(diào)節(jié)）調(diào)到中間合適狀態(tài)。再分別調(diào)節(jié)電位器W71（輸入模擬信號(hào)衰減）和W81（增益調(diào)節(jié)）使示波器看到R-RX得到不失真的正弦波形。說(shuō)明模擬信號(hào)在光纖中得到了最大不失真的傳輸；

第二步：對(duì)1550nm光端機(jī)部分進(jìn)行模擬信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)恼{(diào)試；

    因?yàn)?550nm光端機(jī)與1310nm光端機(jī)的結(jié)構(gòu)是完全對(duì)稱(chēng)的，所以采用與第一步相同的方式對(duì)1550nm光端機(jī)進(jìn)行調(diào)試，使擬信號(hào)在光纖中得到了最大不失真的傳輸；

第三步：對(duì)1310nm光端機(jī)部分進(jìn)行數(shù)字信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)恼{(diào)試；

    首先將S71開(kāi)關(guān)撥向左邊，即傳輸數(shù)字信號(hào)，然后將L-SINE接入A-IN，從A-TXD輸出送給1310nm的光發(fā)送端的L-DIN，將1550nm的R-DOUT送入B-RXD，從B-OUT輸出接到模塊二的R-RX。用雙蹤示波器的分別觀(guān)察L-AIN和R-RX處的波形。

    細(xì)調(diào)WA2（判決電平），在示波器上觀(guān)察到的R-RX出現(xiàn)正弦波形后，再細(xì)調(diào)WA1（增益調(diào)節(jié)）和L-SINE的W47和W41使R-RX出現(xiàn)的正弦波形為最大不失真。說(shuō)明模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)PCM編碼、譯碼后得到了最大不失真的傳輸；

第四步：對(duì)1550nm光端機(jī)部分進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸調(diào)試；

    采用與第三步相同方式對(duì)1550nm光端機(jī)進(jìn)行調(diào)試；使數(shù)字信號(hào)得到最大不失真的傳輸；

第五步：通過(guò)以上四步，將1310nm和1550nm的雙通路對(duì)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的傳輸都做了不失真的調(diào)試。現(xiàn)在只需將L-SINE換成L-TX，R-SINE換成R-TX即可；

第六步：將兩部話(huà)機(jī)的電話(huà)線(xiàn)分別接入模塊一和模塊二的入口。

    同時(shí)摘機(jī)，可實(shí)現(xiàn)話(huà)音的實(shí)時(shí)通信。

三、兩種方式的比較

1、所用信道數(shù)量不同

    我采用的第5種方式是將兩路話(huà)音PCM編碼后通過(guò)光纖通信然后再譯碼輸出進(jìn)行話(huà)音的雙向傳輸，所以采用了2路光纖；

    第4種方式是將兩路話(huà)音PCM編碼后送入PCM集群再通過(guò)光纖傳輸經(jīng)過(guò)PCM解復(fù)用分別經(jīng)過(guò)PCM譯碼后實(shí)現(xiàn)話(huà)音的雙向傳輸。所以只需采用1路光纖。

    比較兩種方式可見(jiàn)，方式5在實(shí)現(xiàn)兩路話(huà)音的時(shí)候，連線(xiàn)簡(jiǎn)單邏輯性強(qiáng)，便于學(xué)生對(duì)數(shù)字通信的理解；而要實(shí)現(xiàn)2路以上話(huà)音通信的時(shí)候，只能采用方式4，雖然連線(xiàn)復(fù)雜，但是只需1路信道。

2、PCM編碼后的路徑不同

    方式5是按照：模擬信號(hào)輸出-PCM編碼-光纖傳輸-PCM譯碼-模擬信號(hào)接收，這樣的思路進(jìn)行單路話(huà)音通信，兩路話(huà)音經(jīng)過(guò)2路光纖實(shí)現(xiàn)了互不干擾雙向通信；

    方式4是按照：兩路模擬信號(hào)輸入-分別PCM編碼-都送給PCM集群-光纖通信-PCM解復(fù)用-分別PCM譯碼-兩路模擬信號(hào)輸出，兩路話(huà)音經(jīng)過(guò)1路光纖實(shí)現(xiàn)TDM（時(shí)分多址）的雙向通信。電信號(hào)時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用的基本原理是每個(gè)基帶數(shù)據(jù)流在復(fù)用信道上分配一系列的時(shí)隙。復(fù)用器的作用是把基帶數(shù)據(jù)流組合成較高比特速率的比特流，接收端的解復(fù)用器把已復(fù)用的數(shù)據(jù)流拆分成原來(lái)的低速比特流。

    比較兩種方式可見(jiàn)，方式5電路簡(jiǎn)單，話(huà)音互不干擾，傳輸效果好。方式4雖能實(shí)現(xiàn)2路以上話(huà)音的傳輸，但是電路復(fù)雜，調(diào)試難度大，話(huà)音干擾大，傳輸效果稍差。

參考文獻(xiàn)：

【1】 天煌教儀THKEGC-2型雙光纖通信傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

【2】 《光纖通信原理》2004年 人民郵電出版社 鄧大鵬等編著