数字光纤通信系统传输特性的研究 第5页
DPCM(Difference Pulse Code Modulation ,差分脉冲编码调制) 和ADPCM(自适应差分脉冲编码调制) 等。其中,PCM通信系统分析模型如图2.3 所示。我国现用的PCM技术采用A律压扩特性(PCM信号的数码率为64kb/ s) ,以符合长途电话传输语音的质量标准,但系统的频带利用率不高。DPCM 和ADPCM都是基于降低数字化语音信号数码率以提高数字通信系统的频带利用率而采用的语音压缩编码。其中ADPCM是在DPCM的基础上发展起来的,其实现的复杂度较低,并能在32 kb/ s 速码率上达到符合64 kb/ s 的语音质量要求。
语音 语音
信号 信号
图2.3 PCM通信系统模型
目前数字通信系统中广泛采用的数字调制技术是MPSK(Phase - Shift - Keying ,相移键控,M代表进制数) 。利用多进制数字调制,每个符号可以携带log2M比特信息,当信道频带受限时可以提高频带利用率。
光纤通信又叫光缆通信，是以光纤作为传输介质，光波作为信息载体进行的通信。由于光纤必须在构成光缆之后才能在实际工作中使用，所以有时采用光缆通信这个名称。光纤通信系统由光缆和通信设备组成，而其设备主要有电端机（收、发）、光端机（收、发）以及辅助工作系统组成。对于长距离的光纤系统还需加设中继器。
a. 电端机（收、发）:发送端的电端机：对来自信源的模拟信号进行A/D变换，将各种低速率数字信号复接成一个高速率的电信号进入光端机的发送端。 接收端电端机：将高速电信号进行分接，变成低速信号或进行D/A变换还原成原信号。可以为模拟信号终端设备，如电视视频设备；可以为数字终端设备，如脉冲调制设备（PCM）或复接设备。
b. 光端机（收、发）:发送端的光端机：接受电端机的信号，按特定方式将电信号便成光信号，再经光纤连接耦合进入光纤，经传输到达光接受器。接收端：将接受道德光信号转换成电信号，经过放大、判定等处理后，恢复成原电信号输入到电端机的接收端。
c. 光中继器:将经过长距离传输而衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成一定强度的光信号，继续往下传输，以保证系统通信质量。
d. 辅助工作系统:包括电源系统（提供可靠工作电源）、监控系统（对运行状态进行监测与控制、确定故障位置）、切换系统（故障时进行切换）、公务电话系统等。
为便于对系统进行方针设计，和研究其传输特性，并在最后用实验箱进行实验验证仿真结果。本次通信系统的设计原则是通用性强，可调换行强，和可测试性强。以这样的原则设计的系统才是最符合本次设计的要求。如图2.4为数字光线语音通信系统原理框图。
1. 信号源：对于语音通信系统来说，其信号源就是声音信号，因为人的声音信号的频谱范围是300～3400Hz ,所以对于语音通信系统来说其接受信号的带宽主要应该在300～3400Hz范围内。
2. 信号采集转换设备: 对语音信号的接收和采集设备，就是指电话或话筒等声音采集设备，由于本次设计的系统是双工语音通信系统，所以采用普通的电话机即可。这也是实现双向双工通信的必备器件。
3. 信源编码译码：从电话机里传出来的信号为模拟信号，为了节省信道资源、提高通信质量。我们在这里采用数字通信系统。 将模拟信号转换为数字信号的过程就是信源编码。由于语音信号的振幅特性，振幅变化平缓。所以采用差值脉冲编码（DPCM）比较合适。也可以减少码字长度，从而提高信息传输速率。译码器应该采用相同的方式并将参数也设置一样。它相比PCM编码的有点就是可以大大压缩传码率，从而提高通信质量。
4. 调制方法：即在激光上加载语音信息的过程，这里调制方式选择直接调制。这种调制方法的优点是结构简单经济实用便于实现。这种方法是把要传输的信息转变为电信号注入LD，从而获得相应的光信号光纤通信系统中传输的光，可视为光频载波，电信号对光源器件的直接调制方式，使光源发出的光载波功率大小在时间上随驱动电流而变化。这种方法是强度调制（IM）5. 光源：光发送机是指将电信号转换成光信号是设备。光发送机由光源、驱动器和光调制器组成，这里的光源采用半导体激光器（LD）。它具有发射功率稳定，灵敏度高等特点。
6. 光纤线路：光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和连接器组成。光纤是光纤线路的主体，目前使用的石英光纤有多模光纤和单模光纤，单模光纤的传输特性比多模光纤好，价格比多模光纤便宜，因此我们选择单模石英光纤。
7. 光检测器：光检测器是光接收机的核心。这里的光检测器选择本征光电二极管，它具有灵敏度高，使用时间长等特点。
8. 检测方法：对于检测方法这里选择直接检测法。这样调制的优点是结构简单经济实用。是用检测器直接将信号转换为电信号。
9. 滤波器:这个系统中总共用了两个滤波器。在光检测器后端设置一个带通滤波器它的中心频率在32KHz带宽为40Hz就可以很好的率除带外噪声。第二个滤波器设置在信源解码的后面主要作用使提高模拟信号的波形恢复情况。它采用截至频率为3500Hz的低通滤波器即可以起到作用。
10. 信宿：语音通信系统的信宿的作用是把模拟的电信号转换成声音信号的器件，在本次设计中采用的是电话。
本次设计的语音通信系统的各个器件如上面所描述的，各个器件按照通信原理搭建并组合起来，就可以构成一个双工双向光纤语音通信系统。
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