實驗七-光纖通信網(wǎng)中的時分復(fù)用技術(shù)實驗

實驗七光纖通信網(wǎng)中的時分復(fù)用技術(shù)實驗一、實驗?zāi)康?、了解光纖接入網(wǎng)時分復(fù)用原理2、掌握時分復(fù)用技術(shù)二、實驗內(nèi)容1、將兩路模擬信號進(jìn)行時分復(fù)用2、觀察PCM編譯碼過程及各測試點(diǎn)波形三、預(yù)備知識1、了解時分復(fù)用的概念四、實驗儀器1、ZY12OFCom13BG3型光纖通信原理實驗箱1臺2、20MHz雙蹤模擬示波器 1臺3、FC/PC-FC/PC單模光跳線 1根4、連接導(dǎo)線 5根五、實驗原理時分復(fù)用〔TDM：Time-DivisionMultiplexing〕制的數(shù)字通信系統(tǒng)，在國際上已經(jīng)逐步建立起標(biāo)準(zhǔn)并廣泛使用。TDM的主要特點(diǎn)是在同一個信道上利用不同的時隙來傳遞各路〔語音、數(shù)據(jù)或圖象〕不同信號。各路信號之間的傳輸是相互獨(dú)立的，互不干擾。為了提高通信系統(tǒng)的利用率，話音信號的傳輸往往采用多路通信的方式。所謂多路通信，就是把多個不同信源所發(fā)出的信號〔譬如話音〕組合成一個群信號，并經(jīng)由同一信道進(jìn)行傳輸，在收端再將它別離并被相應(yīng)接受。實現(xiàn)多路通信的方式，除采用頻分復(fù)用〔FDM〕外，才可以采用時分復(fù)用方式〔TDM〕方式。時分復(fù)用是建立在抽樣定理的根底上的，因為抽樣定理使連續(xù)的基帶信號有可能被在時間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖值所替代。這樣，當(dāng)抽樣脈沖占據(jù)較短時間時，在抽樣脈沖之間就留出了時間空隙。利用這種空隙便可以傳輸其他信號的抽樣值，因此，就有可能沿一條信道同時傳送假設(shè)干個基帶信號。所謂時分復(fù)用是指將多個通道的數(shù)字信息〔低速率〕以時間分割的方式插入到同一個物理信道中。復(fù)用之后的數(shù)字信息成為高速率的數(shù)字流，數(shù)字流由幀組成。幀定義了信道上的時間區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)信號以一定的格式傳送。時分復(fù)用必須采取同步技術(shù)來使遠(yuǎn)距離的接收端能夠識別和恢復(fù)這種幀結(jié)構(gòu)。特征碼組〔或稱幀定位碼組〕按一定的周期重復(fù)出現(xiàn)。每一幀又包含假設(shè)干個時間區(qū)域，叫做時隙TS，每個時隙在通信時嚴(yán)格地分配給一個信道，即每個信道的數(shù)字信息是嚴(yán)格相等且時間上保持嚴(yán)格的同步關(guān)系。時分復(fù)用〔TDM〕可分為比特間插和分組間插。對于小容量、短距離脈沖調(diào)制的多路數(shù)字，國際上已經(jīng)建議的有兩種標(biāo)準(zhǔn)化制式，即PCM30/32路〔A律壓擴(kuò)特性〕制式和PCM24路〔μ律壓擴(kuò)特性〕制式，并規(guī)定國際通信時，以A律壓擴(kuò)特性為準(zhǔn)〔即以30/32路制式為標(biāo)準(zhǔn)〕，但凡兩種制式的轉(zhuǎn)換，其設(shè)備的接口均由采用μ律特性的國家負(fù)責(zé)解決。因此，我國規(guī)定采用PCM30/32路制式。TP3067是PCM單路編譯碼器，采用A律編碼。本實驗將兩路不同的模擬信號分別經(jīng)兩個獨(dú)立的PCM編碼電路進(jìn)行PCM編碼，在編碼的過程中使這兩個編碼電路采用不同的編碼時隙，然后將這兩路PCM信號進(jìn)行同步復(fù)接，即時分復(fù)用，再將此信號接入到光發(fā)端機(jī)數(shù)字驅(qū)動電路的輸入端，經(jīng)光纖傳輸后送到PCM譯碼電路，用各自相應(yīng)的編碼時隙將它們分別恢復(fù)為原模擬信號。實驗框圖如圖4.21-1所示。圖4.21-1時分復(fù)用實驗框圖光纖通信網(wǎng)中的時分復(fù)用技術(shù)從電路上來說就是電路的時分復(fù)用。六、實驗考前須知1、光源，光跳線等光學(xué)器件的插頭屬易損件，應(yīng)輕拿輕放，使用時切忌用力過大。2、不可帶電拔插光電器件，要拔插光電器件，須先關(guān)閉電源后進(jìn)行。七、實驗步驟1、用FC-FC光纖跳線將1550nm光發(fā)端機(jī)〔1550nmT〕與1550nm光收端機(jī)〔1550nmR〕連接起來，組成1550nm數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)。2、連接導(dǎo)線：模擬信號源模塊T303(1K正弦波)與PCM編譯碼模塊T601連接，T304(2K正弦波)與T611連接，T621與光發(fā)模塊T151連接，T161與T631連接。3、將K601，K602，K603接1，2腳。4、接上交流電源線，先開交流開關(guān)，再開直流開關(guān)K01，K02，五個發(fā)光二極管全亮。5、分別接通光發(fā)模塊(K150)、模擬信號源模塊(K30)、PCM編譯碼模塊〔K60〕的直流電源。6、調(diào)節(jié)兩正弦波波形，使得T303波形為1K正弦波，幅度為2V，T304波形為2K正弦波，幅度為2V。TP653TP602TP612TP621幀同步碼第1路編碼輸出第2路編碼輸出7、用示波器觀察時隙0〔TP650〕TP653TP602TP612TP621幀同步碼第1路編碼輸出第2路編碼輸出圖4.21-2各個時隙的波形圖8、觀察TP602〔模擬信號1模數(shù)轉(zhuǎn)換后波形〕，TP612〔模擬信號2模數(shù)轉(zhuǎn)換后波形〕T621〔兩路模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和時分復(fù)用后的波形〕。9、觀察和比擬TP603與TP601，TP613與TP611。10、依次關(guān)閉各直流電源、交流電源，撤除導(dǎo)線，撤除各光學(xué)器件，將實驗箱復(fù)原。八、實驗波形記錄TP650TP651TP652TP653TP602TP602TP602TP602TP612TP621TP603TP601TP613TP611九、思考題1、能否用此實驗實現(xiàn)電視圖像信號和電視語音信號的本時分復(fù)用系統(tǒng)傳輸？為什么？答：不可以，因為電視圖像信號和電視語音信號的傳輸對同步接收解調(diào)的要求比擬高，而時分復(fù)用會使兩路信號的到達(dá)有一定的延遲，導(dǎo)致視頻圖像信號和語音信號不能同步解調(diào)輸出。2、如果要實現(xiàn)三路模擬信號的時分復(fù)用，那么實驗箱以及實驗方案如何改良？答：要實現(xiàn)三路模擬信號的時分復(fù)用，就需要三個獨(dú)立的PCM編碼信道來分別完成三路信號的PCM編碼，然后再將這三路信號進(jìn)行同步復(fù)接，再將此信號接入到光發(fā)端機(jī)數(shù)字驅(qū)動電路的輸入端，經(jīng)光纖傳輸后送到PCM譯碼電路，用各自相應(yīng)的編碼時隙將它們分別恢復(fù)為原模擬信號。3、改變輸入模擬信號的頻率和幅值，PCM編碼信號將如何改變？用實驗進(jìn)行驗證。答：增大輸入模擬信號的幅值，PCM編碼信號的量化間隔會變大，而增加輸入模擬信號的頻率，會使PCM編碼信號的采樣頻率相應(yīng)增大，PCM編碼數(shù)量將會增加。十、實驗感想在這次實驗中，我們