1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　課程名稱 光纖通信 </p><p>　　課題名稱 通信系統(tǒng)綜合實驗 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2015年 12 月 12 日</p><p><b>　　目 錄</b>

3、</p><p><b>　　1、 實驗?zāi)康?</b></p><p><b>　　2、 實驗內(nèi)容1</b></p><p>　　3、 實驗儀器與設(shè)備1</p><p><b>　　4、 實驗原理1</b></p><p>　　4.1、多路數(shù)據(jù)＋

4、多路電話光纖綜合傳輸系統(tǒng)總體框圖1</p><p>　　4.1.1 Pcm編碼模塊3</p><p>　　4.1.2光波分復(fù)用模塊3</p><p>　　4.1.3變速率時分復(fù)用模塊3</p><p>　　4.1.4 HDB3編碼模塊4</p><p>　　4.2、多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像圖像/語音全雙工

5、光纖綜合傳輸系統(tǒng)5</p><p>　　4.2.1固定速率時分復(fù)用模塊6</p><p>　　4.2.2視頻信號源模塊6</p><p>　　4.3多路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)7</p><p>　　4.3.1位時鐘提取模塊9</p><p>　　4.3.2解固定速率時分復(fù)用模塊9<

6、;/p><p>　　5、 所實現(xiàn)的系統(tǒng)功能描述、相關(guān)數(shù)據(jù)測試結(jié)果等實驗報表以及實驗數(shù)據(jù)分析11</p><p>　　5.1多路數(shù)據(jù)＋多路電話光纖綜合傳輸系統(tǒng)11</p><p>　　5.1.1接線步驟11</p><p>　　5.1.2測試結(jié)果12</p><p>　　5.2多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像圖像/語音全

7、雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)15</p><p>　　5.2.1接線步驟15</p><p>　　5.2.2 實驗結(jié)果16</p><p>　　5.3多路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)18</p><p>　　5.3.1接線步驟18</p><p>　　5.3.2 測試結(jié)果19</p>

8、<p><b>　　6、心得體會19</b></p><p><b>　　7、評分表20</b></p><p><b>　　1、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　掌握變速率時分復(fù)用的原理、實現(xiàn)方法。</p><p>　　學(xué)習(xí)并掌握計算機RS232通信技術(shù)。&

9、lt;/p><p>　　掌握時分復(fù)用技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)的靈活搭配使用。</p><p>　　實現(xiàn)數(shù)字和語音同時通信</p><p><b>　　2、實驗內(nèi)容</b></p><p>　　多路數(shù)據(jù)＋多路電話光纖綜合傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)</p><p>　　多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系

10、統(tǒng)的實驗</p><p>　　多路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)</p><p><b>　　3、實驗儀器與設(shè)備</b></p><p>　　1.光纖通信實驗系統(tǒng)2臺。 2.示波器1臺。</p><p>　　3.波分復(fù)用器2個。 4.電話2部。</p>

11、<p>　　5.示波器2臺。 6.計算機若干臺串口通信電纜若干根。</p><p>　　7.1310nm/1550nm波長波分復(fù)用器2個。</p><p>　　8.FC/FC光纖跳線2根。</p><p><b>　　9.攝像頭1個。</b></p><p>　　10.監(jiān)視器1

12、個（或用電話代替）。</p><p><b>　　4、實驗原理</b></p><p>　　4.1 多路數(shù)據(jù)＋多路電話光纖綜合傳輸系統(tǒng)</p><p>　　《多路數(shù)據(jù)＋多路電話光纖綜合傳輸系統(tǒng)》綜合了固定速率時分復(fù)用、解固定速率時分復(fù)用、PCM編譯碼、波分復(fù)用等幾個子系統(tǒng)。</p><p>　　圖1 《多路數(shù)據(jù)＋多路電話

13、光纖綜合傳輸系統(tǒng)》框圖</p><p>　　4.1.1 Pcm編碼模塊</p><p>　　PCM主要包括抽樣、量化與編碼三個過程。抽樣是把連續(xù)時間模擬信號轉(zhuǎn)換成離散時間連續(xù)幅度的抽樣信號；量化是把離散時間連續(xù)幅度的抽樣信號轉(zhuǎn)換成離散幅度的數(shù)字信號；編碼是將量化后的信號編碼形成一個二進制碼組輸出。脈碼調(diào)制的過程如下圖所示：</p><p>　　4.1.2光波分復(fù)用

14、模塊</p><p>　　光波分復(fù)用是將兩種或多種不同波長的光載波信號（攜帶有各種類型的信息），在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器（也叫合波器，multiplexer）把這些光載波信號匯合在一起，并耦合到光線路中同一根光纖中進行傳輸；在接收端經(jīng)分波器（也叫解復(fù)用器，demultiplexer）將各種波長的光載波進行分離，然后由光接收機做相應(yīng)的處理恢復(fù)原信號。這種復(fù)用方式稱作波分復(fù)用?？梢詥蜗騻鬏?，也可以雙向傳輸。如下圖所示：<

15、;/p><p>　　4.1.3變速率時分復(fù)用模塊</p><p>　　各組成模塊的功能說明如下：</p><p>　　碼速調(diào)整：將輸入信號用128kbit/s的時鐘進行CMI編碼。使輸入信號具有 同碼速。</p><p>　　輸出信號的速率為256kbit/s。</p><p>　　復(fù)接器： 將4個支路已經(jīng)同步的信碼流和四

16、位巴克碼復(fù)接成一個高速率的信號。輸出信號的速率為2048kbit/s。</p><p>　　時鐘源：為整個復(fù)接電路提供穩(wěn)定的時鐘信號。</p><p>　　4.1.4 HDB3編碼模塊</p><p>　　1）、二進制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)四個連“0”碼時，用取代節(jié)000V或B00V代替。取代節(jié)中V碼、B碼均代表“1”碼，它們可正可負

17、（即</p><p>　　V+=＋1，V-=－1，B+=＋1，B-=－1）。</p><p>　　2）、取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時，再用B00V，000V取代節(jié)的安排要滿足以下兩個要求：</p><p>　　各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)（為了保證傳號碼極性交替出現(xiàn)，不引入直流成份）。</p><p>　　V碼要與前一個

18、傳號碼的極性相同（為了在接收端能識別出哪個是原始傳號碼，哪個是V碼和B碼，以恢復(fù)成原二進制碼序列）。</p><p>　　當(dāng)上述兩個要求能同時滿足時，用000V代替原二進制碼序列中的4個“0”（用000V+或000V-）；而當(dāng)上述兩個要求不能同時滿足時，則改用B00V（B+00V+或B-00V-，實質(zhì)上是將取代節(jié)000V中第一個“0”碼改成B碼）。</p><p>　　3）、HDB3碼序列

19、中的傳號碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。</p><p>　　下面我們舉個例子來具體說明一下，如何將二進制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼。</p><p><b>　　二進制碼序列:</b></p><p>　　1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

20、 1</p><p><b>　　HDB3碼序列:</b></p><p>　　V+ -1 0 0 0 V- +1 0 –1 B+ 0 0 V 0 –1 +1 –1 0 0 0 V- B+ 0 0 V+ 0 –1</p><p>　　4.2多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)</p><p>

21、　　《多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)》擬實現(xiàn)模擬圖像、數(shù)據(jù)在同一光纖中傳輸。即在光纖中同時傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬信號。</p><p>　　圖2《多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)》框圖</p><p>　　在實際應(yīng)用中，通?？偸前褦?shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器裝在一起做成一個設(shè)備，稱為復(fù)接分接器。數(shù)字復(fù)接器的作用是把兩個或兩個以上的支路數(shù)字信號

22、按時分復(fù)接方式合并成為單一的合路數(shù)字信號。復(fù)接器是由FPGA實現(xiàn)的，其框圖為：</p><p>　　4.2.1 固定速率時分復(fù)用模塊</p><p>　　其中，在固定速率時分復(fù)用時，先要對四路輸入信號進行時隙的調(diào)整，調(diào)整前后波形如下圖所示：</p><p>　　最后，將四路數(shù)據(jù)相與就得到復(fù)接信號了。四路數(shù)據(jù)輸出的幀結(jié)構(gòu)是：</p><p>　

23、　其中，幀同步碼可以是數(shù)字信號源四路輸出中的任意一路。改變幀同步碼的位置，數(shù)字信號源終端的顯示位置也將改變。</p><p>　　4.2.2視頻信號源模塊</p><p>　　視頻信號的帶寬為0～6Mhz相對于語音信號的0～3Khz來說寬了許多，因此光發(fā)射機和光接收機的要求更加嚴格。在實驗中應(yīng)該認真仔細的調(diào)整才能得到滿意的圖像傳輸效果。</p><p>　　4.3多

24、路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)</p><p>　　《多路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)》綜合了固定速率時分復(fù)用、解固定速率時分復(fù)用、變速率時分復(fù)用、解變速率時分復(fù)用、位時鐘提?。〝?shù)字鎖相環(huán)DPLL）原理及實現(xiàn)五個實驗</p><p>　　圖3《多路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)》框圖</p><p>　　4.3.1位時鐘

25、提取模塊</p><p>　　數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)是一種相位反饋控制系統(tǒng)。它根據(jù)輸入信號與本地估算時鐘之間的相位誤差對本地估算時鐘的相位進行連續(xù)不斷的反饋調(diào)節(jié)，從而達到使本地估算時鐘相位跟蹤輸入信號相位的目的。DPLL 通常有三個組成模塊： 數(shù)字鑒相器(DPD)、數(shù)字環(huán)路濾波器(DLF)、 數(shù)控振蕩器(DCO)。根據(jù)各個模塊組態(tài)的不同， DPLL 可以被劃分出許多不同的類型。根據(jù)設(shè)計的要求，本實驗系統(tǒng)采用超前滯

26、后型數(shù)字鎖相環(huán)(LL－DPLL)作為解決方案， 圖1是其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。在LL－ DPLL中，DLF 用雙向計數(shù)邏輯和比較邏輯實現(xiàn)，DCO 采用加扣脈沖式數(shù)控振蕩器。這樣設(shè)計出來的DPLL具有結(jié)構(gòu)簡潔明快，參數(shù)調(diào)節(jié)方便，工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。DPLL實現(xiàn)框圖如下：</p><p>　　4.3.2解固定速率時分復(fù)用模塊</p><p>　　解固定速率時分復(fù)用部分包括分解器、數(shù)字鎖相環(huán)和幀同步碼提取三

27、個部分，其框圖如下：</p><p>　　因為一路數(shù)字信號源用做幀同步碼，因此，只顯示了三路數(shù)據(jù)。下面介紹一下幀同步碼：</p><p>　　目前已經(jīng)找到的最常用的群同步碼字，就是“巴克碼”。巴克碼是一種具有特殊規(guī)律的二進制碼字。它的特殊規(guī)律是：若一個n位的巴克碼，每個碼元只可能取值+1或-1，則它必然滿足條件</p><p>　　式（25-1）中，R（j）稱為局部

28、自相關(guān)函數(shù)。從巴克碼計算的局部自相關(guān)函數(shù)可以看到，它滿足作為群同步碼字的第一條特性，也就是說巴克碼的局部自相關(guān)函數(shù)具有尖銳單峰特性，從后面的分析同樣可以看出，它的識別器結(jié)構(gòu)非常簡單。目前人們已找到了多個巴克碼字，具體情況如下表所示。表中+表示+1，–示–1。</p><p>　　以n = 7的巴克碼為例，它的局部自相關(guān)函數(shù)計算結(jié)果如下</p><p><b>　　當(dāng)j = 0時：

29、</b></p><p><b>　　當(dāng)j = 1時：</b></p><p><b>　　當(dāng)j = 2時：</b></p><p>　　同樣可以求出j = 3、4、5、6、7，以及j = -1、-2、-3、-4、-5、-6、-7時R（j）的值為</p><p>　　j=0

30、 R(j)=7</p><p>　　j=±1, ±3, ±5, ±7, R(j)=0</p><p>　　j=±2, ±4, ±6 R(j)=-1</p><p>　　根據(jù)上式計算出來的這些值，可以作出7位巴克碼關(guān)于R（j）與j的關(guān)系曲線，如下圖所示?？梢钥?/p>

31、出，自相關(guān)函數(shù)在j＝0時具有尖銳的單峰特性。局部自相關(guān)函數(shù)具有尖銳的單峰特性正是連貫式插入群同步碼字的主要要求之一。</p><p>　　幀同步碼識別后的波形如圖所示：</p><p>　　分解器主要由移位寄存器構(gòu)成，框圖如下：</p><p><b>　　測試結(jié)果及分析</b></p><p>　　5.1多路數(shù)據(jù)＋多路

32、電話光纖綜合傳輸系統(tǒng)</p><p>　　用示波器在1310nm光發(fā)模塊的數(shù)字信號輸入端口TP103的信號和1310nm光收模塊的數(shù)字信號輸出端口TP109。調(diào)節(jié)1310nm光收端電位器RP106、RP108和1310nm光發(fā)端電位器RP100得到最佳數(shù)字信號。甲乙兩路電話同時摘起，按其中一路電話的數(shù)字鍵，在另一部電話的聽筒聽是否有撥號音。</p><p><b>　　5.1.1

33、接線步驟</b></p><p>　　表一 實驗一接線步驟 </p><p><b>　　5.1.2測試結(jié)果</b></p><p>　　兩臺電話機可以進行通話，測試結(jié)果如下圖所示：</p><p><b>　　圖4 線路連線圖</b></p><p>　　

34、圖5 光端HDB3譯碼</p><p>　　圖6 光端HDB3編碼信號輸出 圖7 光端擾碼信號輸出 圖8 光端CMI編碼信號輸出 圖9 光端CMI譯碼輸出</p><p>　　5.2 多路數(shù)據(jù)＋多計算機＋單路圖像圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)</p><p>

35、;　　用串口線連接計算機上的串口和實驗系統(tǒng)中計算機接口模塊一的J402，在計算機上運行軟件“串口調(diào)試助手v2.2”，將波特率設(shè)置為600，其他保持默認設(shè)置。調(diào)節(jié)光接收端電位器rp106、rp107、rp108，使計算機能正常接收到發(fā)送的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　5.2.1接線步驟</b></p><p>　　表二 實驗二接線步驟 </p>

36、<p>　　5.2.2 實驗結(jié)果</p><p>　　圖10 串口實物連接圖</p><p>　　圖11 實驗二測試結(jié)果（1）</p><p>　　圖12 實驗二測試結(jié)果（2）</p><p>　　在調(diào)節(jié)那三個旋鈕的時候，rp108主要是控制是否會接收，只有把rp108調(diào)節(jié)好后才能去調(diào)節(jié)rp107以達到能正確的接收到個數(shù)，然后再調(diào)節(jié)

37、rp106。以達到能正確接收到對方計算機發(fā)來的信息。</p><p>　　5.3多路計算機＋雙路圖像/語音全雙工光纖綜合傳輸系統(tǒng)</p><p>　　用示波器觀測1310nm模擬信號輸出端口P105。通過調(diào)節(jié)光收端電位器RP106、RP108及1310nm光發(fā)模塊模擬部分電位器RP104得到最佳傳輸?shù)哪M信號。拆除P410--P104之間的連接線，用視頻連接線連接攝像頭和1310nm光發(fā)端

38、模擬信號輸入口P104。再用視頻連接線連接1310nm模擬輸出和監(jiān)視器。調(diào)節(jié)1310nm光收模塊的電位器RP106、RP108使電視機的圖像效果達到最好。</p><p><b>　　5.3.1接線步驟</b></p><p>　　表三 實驗三接線步驟 </p><p>　　5.3.2 測試結(jié)果</p><p>　　

39、圖13 實驗三測試結(jié)果</p><p>　　攝像頭的攝取的視頻可以在電視機上顯示。在調(diào)節(jié)RP106、RP108這兩個旋鈕時，首先要調(diào)節(jié)RP108，以得到比較穩(wěn)定的圖像，再調(diào)節(jié)RP106使圖像顯示的比較清楚，有時候也要去調(diào)節(jié)電視機后面的旋鈕使屏幕不會出現(xiàn)閃。</p><p><b>　　6心得體會</b></p><p>　　為期幾天的課程設(shè)計終

40、于結(jié)束了,本次課設(shè)使我對光纖通信這門課程有了更深刻的認識。本次課設(shè)所用到的工具是光纖實驗箱和示波器，只有實際操作了才能搞懂其原理，實踐出真知。其實一次課程設(shè)計不僅是對知識的升華，也是對個人素質(zhì)的一種培養(yǎng)。從大一到大四，我們做了很多的課程設(shè)計，使我們的團隊合作意識得到了加強，而且所作的設(shè)計也更具有可操作性，更能提升我們的動手操作能力，更重要的是同學(xué)間的感情的到了升華。</p><p>　　所我覺得本次課設(shè)最大的收獲

41、是同學(xué)間的合作能力得提高。由于同學(xué)們對實驗箱的構(gòu)造不是很熟悉，所以廖智老師基本每天都來輔導(dǎo)大家做課設(shè)，非常感謝。本次課程設(shè)計就要結(jié)束了，期待下次課設(shè)的收獲。</p><p><b>　　7 評分表</b></p><p>　　計算機與通信學(xué)院課程設(shè)計評分表</p><p>　　課程名稱：光纖通信 </p><p>