基于PCM编译码的话音双光纤传输通信的实现——科技论文

    THKEGC-3型双光纤通信系统实验箱是配合光纤通信教学而设的装置。其中对话音传输安排了4种方式：模拟信号直接单向、双向传输；模拟信号PCM（pulse-code modulation）编码后单向数字传输和经过PCM集群和复分解的双向数字传输。非常直观而明确的帮助学生了解音频信号的传输模式，是非常好的实验。

    笔者通过尝试使用了第5种方式实现了话音的双向数字传输。

    以下，将对此做简单介绍，不足之处请指教。

    一、话音双光纤双向数字通信实现的连接方式框图介绍

    这种方式没有采用PCM集群和PCM解复用，将电话模块一和二的语音输入信号L-TX（left-transmit）和R-TX（right transmit）分别送到模拟信号输入A-IN）（A-analog input）和B-IN（B-analog input），讲过PCM编码后在PCM编码输出端A-TXD（A-transmit data）和B-TXD（B-transmit data）得到数字信号又分别送给光发送器的数字信号输入端口L-DIN（left-data input）和R-DIN（right-data input），通过1310nm和1550nm的光纤传输，又分别从光接收器的数字信号输出端口L-DOUT（left-data output）和R-DOUT（right-data output）输出数字信号后送给PCM译码的输入A-RXD（A-receive data）和B-RXD（B-receive data）经过译码输出模拟信号分别送给模块一和模块二的L-RX（left-receive）和R-RX（right-receive）话机接收端，从而实现了话音的双光纤数字实时通信。

二、实现低损耗话音双光纤双向数字通信传输的调试方法

第一步：对1310nm光端机部分进行模拟信号无失真传输的调试；

    将开关S71拨向右边，即传输模拟信号，然后将左端L-SINE接入1310nm的光发送器的L-AIN，在1550nm的光接收器的R-AOUT将信号送给模块二的R-RX接收。用双踪示波器的两探头分别观察L-AIN和R-AOUT处的波形，调整1310nm光发送端的电位器W73顺时针旋转到底，使偏置电流最大。将L-SINE的W47(幅度调节)和W41（频率调节）调到中间合适状态。再分别调节电位器W71（输入模拟信号衰减）和W81（增益调节）使示波器看到R-RX得到不失真的正弦波形。说明模拟信号在光纤中得到了最大不失真的传输；

第二步：对1550nm光端机部分进行模拟信号无失真传输的调试；

    因为1550nm光端机与1310nm光端机的结构是完全对称的，所以采用与第一步相同的方式对1550nm光端机进行调试，使拟信号在光纤中得到了最大不失真的传输；

第三步：对1310nm光端机部分进行数字信号无失真传输的调试；

    首先将S71开关拨向左边，即传输数字信号，然后将L-SINE接入A-IN，从A-TXD输出送给1310nm的光发送端的L-DIN，将1550nm的R-DOUT送入B-RXD，从B-OUT输出接到模块二的R-RX。用双踪示波器的分别观察L-AIN和R-RX处的波形。

    细调WA2（判决电平），在示波器上观察到的R-RX出现正弦波形后，再细调WA1（增益调节）和L-SINE的W47和W41使R-RX出现的正弦波形为最大不失真。说明模拟信号经过PCM编码、译码后得到了最大不失真的传输；

第四步：对1550nm光端机部分进行数字信号的传输调试；

    采用与第三步相同方式对1550nm光端机进行调试；使数字信号得到最大不失真的传输；

第五步：通过以上四步，将1310nm和1550nm的双通路对模拟信号和数字信号的传输都做了不失真的调试。现在只需将L-SINE换成L-TX，R-SINE换成R-TX即可；

第六步：将两部话机的电话线分别接入模块一和模块二的入口。

    同时摘机，可实现话音的实时通信。

三、两种方式的比较

1、所用信道数量不同

    我采用的第5种方式是将两路话音PCM编码后通过光纤通信然后再译码输出进行话音的双向传输，所以采用了2路光纤；

    第4种方式是将两路话音PCM编码后送入PCM集群再通过光纤传输经过PCM解复用分别经过PCM译码后实现话音的双向传输。所以只需采用1路光纤。

    比较两种方式可见，方式5在实现两路话音的时候，连线简单逻辑性强，便于学生对数字通信的理解；而要实现2路以上话音通信的时候，只能采用方式4，虽然连线复杂，但是只需1路信道。

2、PCM编码后的路径不同

    方式5是按照：模拟信号输出-PCM编码-光纤传输-PCM译码-模拟信号接收，这样的思路进行单路话音通信，两路话音经过2路光纤实现了互不干扰双向通信；

    方式4是按照：两路模拟信号输入-分别PCM编码-都送给PCM集群-光纤通信-PCM解复用-分别PCM译码-两路模拟信号输出，两路话音经过1路光纤实现TDM（时分多址）的双向通信。电信号时分复用和解复用的基本原理是每个基带数据流在复用信道上分配一系列的时隙。复用器的作用是把基带数据流组合成较高比特速率的比特流，接收端的解复用器把已复用的数据流拆分成原来的低速比特流。

    比较两种方式可见，方式5电路简单，话音互不干扰，传输效果好。方式4虽能实现2路以上话音的传输，但是电路复杂，调试难度大，话音干扰大，传输效果稍差。

参考文献：

【1】 天煌教仪THKEGC-2型双光纤通信传输系统实验箱实验指导书

【2】 《光纤通信原理》2004年 人民邮电出版社 邓大鹏等编著