[发明专利]用于时分波分复用光纤数字通信实验教学的装置及方法

说明书

本发明公开一种用于时分波分复用光纤数字通信实验教学的装置及方法，装置包括将2N路原始模拟电信号调制并成对时分复用成数字电信号后再转换并波分复用成含有N个光波的数字光信号的信号发送端、将含有N个光波的数字光信号解波分复用并转换成数字电信号后再解时分复用并解调还原成2N路原始模拟电信号的信号接收端。本发明采用基于全非编程芯片的电路设计结构，使学生更直观地理解脉码调制与解调、格雷码编码与解码、群同步码组的产生与检测、非归零码到归零码的变换、数字信号的时分复用与解复用、数据帧的构建、CMI编码与解码、波分复用与解复用、时钟同步等通信知识，便于学生操作与调试，便于日常维护，对于通信实验教学具有较强的应用价值。

技术领域

本发明涉及时分与波分复用光纤数字通信以及教学设备研究领域，具体涉及一种基于全非编程芯片的适用于时分波分复用光纤数字通信实验教学的装置及方法。

背景技术

随着现代信息技术的快速发展和不断改进，各类通信技术在我们日常生活中的应用日渐广泛。为了能够更好地适应信息时代的发展、进一步满足人们在生活和工作中的通信需求，就需要不断发展传输性能更加可靠、质量更加稳定、保密性能更好、带宽更高的通信技术。

高等院校的通信类和电子信息类专业大多都开设了通信原理、光纤通信等极具专业特色的课程。这些课程普遍具有内容抽象、理论性强、知识面广、实践性要求高、应用性强等特点，为了获得良好的教学效果就需要结合理论教学内容同时开展相应的实验教学。学生通过实验不仅可将所学通信基础理论知识转化为具体实践能力，而且还可培养分析与解决问题的能力、综合设计能力和自主创新能力，从而形成良好的综合专业素质，并为以后从事通信技术类工作打下扎实的基础。为此，各高等院校都对通信类实验教学十分重视，长期以来一直投入大量资金用来购买或自制通信类实验教学仪器与设备。

目前，各高等院校用来开展通信类实验教学的仪器与设备，特别是用来开展时分波分复用光纤数字通信实验教学的仪器与设备，不论是从市面上购买的还是自己研制的，几乎都是基于高集成度的可编程芯片。这些基于可编程芯片的仪器与设备不能将其所包含的各个功能模块以具体的电路展示出来让学生直观地看到，这使得学生无法直观地理解数据传输及信号处理的基本原理、具体实现方法与过程。利用基于可编程芯片的仪器与设备来开展综合设计性实验和二次开发实验时通常要求学生还需具有较强的编程能力，这无形中增加了很多的本可以不需要编程知识的通信类实验的学习难度和门槛，使得不利于深入培养学生的综合设计能力和自主创新能力，特别是对于编程能力薄弱甚至没有学过编程的学生。由于可编程芯片具有较高的集成度和较复杂的功能，使得基于可编程芯片的仪器与设备不仅成本高而且还不便于日常维护和检修。由上可知，目前各高等院校开展通信类实验教学时所使用的基于可编程芯片的仪器与设备切实存在许多不足之处。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于时分波分复用光纤数字通信实验教学的装置及方法，其采用基于全非编程芯片的电路设计结构，电路功能明确，适合用于实验教学演示，便于学生操作与调试以及对各功能模块进行改动和替换，可使学生更直观深入地理解脉码调制与解调、格雷码编码与解码、群同步码组的产生与检测、非归零码到归零码的变换、数字信号的时分复用与解复用、数据帧的构建、CMI编码与解码、电光转换与光电转换、波分复用与解复用、时钟同步等通信知识，对于通信实验教学具有较强的应用价值。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于时分波分复用光纤数字通信实验教学的装置，包括：

信号发送端，产生用于调制的时钟信号和用于芯片使能的片选信号，将输入的2N路原始模拟电信号进行脉码调制，对脉码调制后的各支路信号进行格雷码编码，并在经过格雷码编码后的每组信息码组前插入一组群同步码元，然后将2N路信号两路一组成对进行时分复用得到N个时分复用群信号，对各时分复用群信号进行CMI编码，再将CMI编码后的数字电信号转换为数字光信号，最后将N个不同波长的数字光信号进行波分复用耦合进入一根光纤中传输；