实验七-光纤通信网中的时分复用技术实验

实验七光纤通信网中的时分复用技术实验一、实验目的1、了解光纤接入网时分复用原理2、掌握时分复用技术二、实验内容1、将两路模拟信号进行时分复用2、观察PCM编译码过程及各测试点波形三、预备知识1、了解时分复用的概念四、实验仪器1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz双踪模拟示波器 1台3、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根4、连接导线 5根五、实验原理时分复用〔TDM：Time-DivisionMultiplexing〕制的数字通信系统，在国际上已经逐步建立起标准并广泛使用。TDM的主要特点是在同一个信道上利用不同的时隙来传递各路〔语音、数据或图象〕不同信号。各路信号之间的传输是相互独立的，互不干扰。为了提高通信系统的利用率，话音信号的传输往往采用多路通信的方式。所谓多路通信，就是把多个不同信源所发出的信号〔譬如话音〕组合成一个群信号，并经由同一信道进行传输，在收端再将它别离并被相应接受。实现多路通信的方式，除采用频分复用〔FDM〕外，才可以采用时分复用方式〔TDM〕方式。时分复用是建立在抽样定理的根底上的，因为抽样定理使连续的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所替代。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这种空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就有可能沿一条信道同时传送假设干个基带信号。所谓时分复用是指将多个通道的数字信息〔低速率〕以时间分割的方式插入到同一个物理信道中。复用之后的数字信息成为高速率的数字流，数字流由帧组成。帧定义了信道上的时间区域，在这个区域内信号以一定的格式传送。时分复用必须采取同步技术来使远距离的接收端能够识别和恢复这种帧结构。特征码组〔或称帧定位码组〕按一定的周期重复出现。每一帧又包含假设干个时间区域，叫做时隙TS，每个时隙在通信时严格地分配给一个信道，即每个信道的数字信息是严格相等且时间上保持严格的同步关系。时分复用〔TDM〕可分为比特间插和分组间插。对于小容量、短距离脉冲调制的多路数字，国际上已经建议的有两种标准化制式，即PCM30/32路〔A律压扩特性〕制式和PCM24路〔µ律压扩特性〕制式，并规定国际通信时，以A律压扩特性为准〔即以30/32路制式为标准〕，但凡两种制式的转换，其设备的接口均由采用µ律特性的国家负责解决。因此，我国规定采用PCM30/32路制式。TP3067是PCM单路编译码器，采用A律编码。本实验将两路不同的模拟信号分别经两个独立的PCM编码电路进行PCM编码，在编码的过程中使这两个编码电路采用不同的编码时隙，然后将这两路PCM信号进行同步复接，即时分复用，再将此信号接入到光发端机数字驱动电路的输入端，经光纤传输后送到PCM译码电路，用各自相应的编码时隙将它们分别恢复为原模拟信号。实验框图如图4.21-1所示。图4.21-1时分复用实验框图光纤通信网中的时分复用技术从电路上来说就是电路的时分复用。六、实验考前须知1、光源，光跳线等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。七、实验步骤1、用FC-FC光纤跳线将1550nm光发端机〔1550nmT〕与1550nm光收端机〔1550nmR〕连接起来，组成1550nm数字光纤传输系统。2、连接导线：模拟信号源模块T303(1K正弦波)与PCM编译码模块T601连接，T304(2K正弦波)与T611连接，T621与光发模块T151连接，T161与T631连接。3、将K601，K602，K603接1，2脚。4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。5、分别接通光发模块(K150)、模拟信号源模块(K30)、PCM编译码模块〔K60〕的直流电源。6、调节两正弦波波形，使得T303波形为1K正弦波，幅度为2V，T304波形为2K正弦波，幅度为2V。TP653TP602TP612TP621帧同步码第1路编码输出第2路编码输出7、用示波器观察时隙0〔TP650〕TP653TP602TP612TP621帧同步码第1路编码输出第2路编码输出图4.21-2各个时隙的波形图8、观察TP602〔模拟信号1模数转换后波形〕，TP612〔模拟信号2模数转换后波形〕T621〔两路模拟信号经模数转换和时分复用后的波形〕。9、观察和比拟TP603与TP601，TP613与TP611。10、依次关闭各直流电源、交流电源，撤除导线，撤除各光学器件，将实验箱复原。八、实验波形记录TP650TP651TP652TP653TP602TP602TP602TP602TP612TP621TP603TP601TP613TP611九、思考题1、能否用此实验实现电视图像信号和电视语音信号的本时分复用系统传输？为什么？答：不可以，因为电视图像信号和电视语音信号的传输对同步接收解调的要求比拟高，而时分复用会使两路信号的到达有一定的延迟，导致视频图像信号和语音信号不能同步解调输出。2、如果要实现三路模拟信号的时分复用，那么实验箱以及实验方案如何改良？答：要实现三路模拟信号的时分复用，就需要三个独立的PCM编码信道来分别完成三路信号的PCM编码，然后再将这三路信号进行同步复接，再将此信号接入到光发端机数字驱动电路的输入端，经光纤传输后送到PCM译码电路，用各自相应的编码时隙将它们分别恢复为原模拟信号。3、改变输入模拟信号的频率和幅值，PCM编码信号将如何改变？用实验进行验证。答：增大输入模拟信号的幅值，PCM编码信号的量化间隔会变大，而增加输入模拟信号的频率，会使PCM编码信号的采样频率相应增大，PCM编码数量将会增加。十、实验感想在这次实验中，我们