光纖傳輸系統(tǒng)實驗講義

《光纖傳輸系統(tǒng)實驗講義》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、多媒體光纖傳輸實驗系統(tǒng)一、實驗?zāi)康?.熟悉光纖數(shù)字通信原理2.熟悉光纖的接口方式3.了解語音編解碼原理4.了解多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)字化過程二、實驗儀器本設(shè)備可實現(xiàn)圖像、聲音、任意波形數(shù)據(jù)的光纖傳輸。本系統(tǒng)分為兩個模塊，一個是數(shù)據(jù)采集模塊，另一個是數(shù)據(jù)回放模塊，兩個模塊的數(shù)據(jù)交換通過光纖實現(xiàn)，原理框圖見圖3。所有系統(tǒng)的控制功能，如：靜態(tài)圖像拍攝、聲音采樣、圖像顯示、聲音播放等，通過鍵盤實現(xiàn)。系統(tǒng)包含如下器件：圖像傳感器一個、麥克風(fēng)一個、5V直流電源一個、LCD顯示器一個、喇叭一個，光纖（跳纖）一根、鍵盤、連接電纜等。圖3系統(tǒng)原理框圖三、實驗

2、原理光纖是由高度透明的SiO2經(jīng)過嚴(yán)格的工藝制成的良好通信媒介，它能夠約束并導(dǎo)引光波在其內(nèi)或其表面附近沿其軸線方向向前傳播。光纖通信是以光波為載波，以光纖為傳輸媒介的一種通信方式。光波是由半導(dǎo)體光源（激光器）產(chǎn)生的，和一般的自然光不同，激光器產(chǎn)生的光是高純度的單色光，其波長由半導(dǎo)體的特性決定。光纖對單色光的損耗隨光波的波長變化而變化，它有三個低損耗窗口，對應(yīng)的光波中心波長分別為850nm，1310nm或1550nm，所以光纖通信中常用的光波波長從這三個波長中選擇，其中1310nm為零色散窗口，1550nm為最低損耗窗口。光纖根據(jù)模式

3、的不同分為多模光纖和單模光纖。當(dāng)放射光波波長大于截止波長時，光纖將只能傳輸一個基模的光波。這種只允許一種模式的光波的傳輸?shù)墓饫w叫單模光纖。一般芯徑小于10μm。多模光纖是允許多于一個模式光波傳輸?shù)墓饫w。模式的數(shù)目取決于芯徑、數(shù)值孔徑、折射率分布特性和波長。光纖與電路的接口叫光纖活動連接器，活動連接器按纖芯插針、插孔數(shù)目的不同分為單芯活動連接器和多芯活動連接器；按結(jié)構(gòu)不同分有FC型、ST型、SC型、SMA型；按光纖插孔端面形狀不同有PC型、APC型；按功能分有插頭、插座、轉(zhuǎn)接器三類。ST型連接器是一種卡口式的連接器，它采用帶鍵的卡口式

4、緊鎖機(jī)構(gòu)，確保每次連接均能準(zhǔn)確對中。插針直徑為φ2.5mm-3-，其材料可分為陶瓷或金屬。它可在現(xiàn)場安裝，也可和光收發(fā)模塊集成在一起形成光纖組件，光纖組件星連接和拆卸，重復(fù)性、互換性好，可靠性高。SC型活動連接器是一種推拉式的連接器，外殼為矩形，采用模塑工藝制成，適用于多芯光纜的高密度封裝。其插入損耗很低，僅0.07DB，壽命為1000次。SC型活動連接器的外型圖如圖1所示。圖1SC型光纖外型圖FC型活動連接器的插座由C型插孔和插座體組成。它主要使用在光纜線路與傳輸設(shè)備間的連接，可以方便地進(jìn)行光路的調(diào)度或線路的測試。連接器具有很高的

5、精度。如圖2所示。圖2FC型活動連接器外型圖語音信號包含有大量的冗余信息，為了解決通信系統(tǒng)的效率問題，語音信號在傳輸之前一般要經(jīng)過編碼，信號送達(dá)目標(biāo)地后要經(jīng)過解碼運算。語音壓縮編碼技術(shù)有多種,歸納起來大致可分為三類,即波形編碼、參量編碼和混合編碼。另外，根據(jù)編碼速率的高低還可分為中速率和低速率兩大類。波形編碼是將時間域信號直接變換為數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸,也就是說這種編碼是將語音信號作為一般的波形信號來處理,力圖保持重建的語音波形與原語音信號波形一樣。這種編碼方式的特點是適應(yīng)能力強(qiáng)、重建語音的質(zhì)量高,例如ＰＣＭ、ΔＭ、ＡＤＰＣＭ和自適應(yīng)預(yù)

6、測編碼(ＡＰＣ)、子帶編碼(ＳＢＣ)及自適應(yīng)變換編碼(ＡＴＣ)等均屬于這一種。但這種方式所需的編碼速率較高,在１６ｋｂｉｔ／ｓ～６４ｋｂｉｔ／ｓ速率范圍能得到較高的重建質(zhì)量,而當(dāng)速率進(jìn)一步降低時,語音重建質(zhì)量就會急劇下降。參量編碼,又叫聲碼化編碼,是在信源信號頻率域或其它正交域提取特征參量并將其變換為數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸,以及在接收端從數(shù)字代碼中恢復(fù)特征參量,并由特征參量重建語音信號的一種編碼方式。這種方式在提取語音特征參量時,往往會利用某種語音生成模型在幅度譜上逼近原語音,以使重建語音信號有盡可能高的可懂性,即力圖保持語音的原意,但重

7、建語音的波形與原語音信號的波形卻有相當(dāng)大的區(qū)別。這種方式的特點是編碼速率低(１．２ｋｂｉｔ／ｓ～２．４ｋｂｉｔ／ｓ或更低),但只能達(dá)到合成語音的質(zhì)量(即自然度、講話者的可識別性都較差的語音),并當(dāng)碼率提高到與波形編碼相當(dāng)時,語音質(zhì)量也不如波形編碼。利用參量編碼實現(xiàn)語音通信的設(shè)備通常稱為聲碼器,例如通道聲碼器、共振峰聲碼器、同態(tài)聲碼器以及廣泛應(yīng)用的線性預(yù)測(ＬＰＣ)聲碼器等都是典型的語音參量編碼器。當(dāng)前,由參量編碼與波形編碼相結(jié)合的混合編碼的編碼器正在得到人們較大的關(guān)注。這種編碼器既具備了聲碼器的特點(利用語音生成模型提取語音參數(shù)),

8、又具備了波形編碼的特點-3-(優(yōu)化激勵信號,使其與輸入語音波形相匹配),同時還可利用感知加權(quán)最小均方誤差的準(zhǔn)則使編碼器成為一個閉環(huán)優(yōu)化的系統(tǒng),從而在較低的比特率上能獲得較高的語音質(zhì)量。例如,多脈沖激勵線性預(yù)測(ＭＰＬＰＣ或ＭＰＣ)編碼