CN214480624U - 一种极低码率语音编码激光通信实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种极低码率语音编码激光通信实验装置。包括以下模块：麦克风模块、A/D转换模块、D/A转换模块、语音编码模块、语音解码模块、发射端微处理器模块、接收端微处理器模块、激光发射模块、激光接收模块、扩声器模块。所述的麦克风模块、A/D转换模块、语音编码模块、发射端微处理器模块、激光发射模块通过有线方式依次连接，所述激光发射模块与所述激光接收模块通过光路无线连接，所述的激光接收模块、接收端微处理器模块、语音解码模块、D/A转换模块、扩声器模块通过有线方式依次连接。这一极低码率语音编码激光通信实验装置的设计，极大地压缩语音和提高传输的语音信息量，能有效解决日益增加的客户需求量与现有通信信道容量之间的矛盾。

Description

一种极低码率语音编码激光通信实验装置

技术领域

本实用新型属于激光通信技术领域，尤其涉及一种极低码率语音编码激光通信实验装置。

背景技术

音频数据是多媒体数据的一种，一般来说实用于多媒体数据压缩编码的算法都可用于音频数据压缩,但音频信号特别是人类的语音有其自身的特点，如果能针对这些特点展开压缩其效果会更好。随着技术不断的发展，现在音频信号压缩算法主要有波形编码、预测编码、参数编码、变换编码、子带编码、统计编码。

从现代语音编码技术的发展来看，国内外的研究注意力都集中在中低码速语音编码的实用化上，目前的努力方向主要为进一步降低码速率和提高其抗干扰、抗噪声能力，以期进一步提高系统利用率，满足越来越多的用户需求。随着技术的发展，现在已经出现了600bps的极低码率语音编码。

激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。激光通信的优点是：通信容量大。在理论上，激光通信可同时传送1000万路电视节目和100亿路电话；保密性强。激光不仅方向性特强，而且可采用不可见光，因而不易被敌方所截获，保密性能好；结构轻便，设备经济。

极低码率语音编码与激光通信相结合能大大压缩语音并且通过激光进行传输，大大提高传输的语音信息量，能有效解决日益增加的客户需求量与现有通信信道容量之间的矛盾。

实用新型内容

本实用新型提出一种极低码率语音编码激光通信实验装置，可以实现600bps极低码率的语音编码，并且通过激光载波进行传输信息。在传统的语音编码中，压缩语音的信息量都是按照kbps为单位计算的，信息码率大，要求的信道容量大。本极低码率语音编码激光通信实验装置能更好地压缩语音信息，并且通过激光载波进行传输，能有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种极低码率语音编码激光通信实验装置，其特征在于，包括：

麦克风模块、A/D转换模块、D/A转换模块、语音编码模块、语音解码模块、发射端微处理器模块、接收端微处理器模块、激光发射模块、激光接收模块、扩声器模块；

所述的麦克风模块、A/D转换模块、语音编码模块、发射端微处理器模块、激光发射模块通过有线方式依次连接；

所述激光发射模块与所述激光接收模块通过光路无线连接；

所述的激光接收模块、接收端微处理器模块、语音解码模块、D/A转换模块、扩声器模块通过有线方式依次连接。

所述麦克风模块用于采集声信号并转化为电模拟信号，并传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将电模拟信号转换为PCM数字信号，并使用SPI串口通信协议传输至所述语音编码模块；

所述语音编码模块用于将PCM信号进行编码得到编码信号，并使用RS232通信协议将编码信号传输至所述发射端微处理器模块；

所述发射端微处理器模块用于将编码信号进行处理，并使用RS232通信协议把处理信号传输至所述激光发射模块；

所述激光发射模块用于将处理信号进行OOK调制得到调制信号，调制信号为激光信号，调制信号通过光路无线传输至所述激光接收模块；

所述激光接收模块用于接收调制信号，并对调制信号进行OOK解调，并使用RS232通信协议将解调信号传输至所述接收端微处理器；

所述接收端微处理器模块用于将解调信号进行处理得到编码信号，并使用RS232通信协议将编码信号传输至所述语音解码模块；

所述语音解码模块用于将编码信号进行解码得到接收端PCM数字信号，并使用SPI串口通信协议将PCM数字信号传输至所述D/A转换模块；

所述D/A转换模块用于将PCM数字信号进行数模转换得到电模拟信号，并传输至所述扩声器模块；

所述扩声器模块用于将电模拟信号进行转化为声信号；

有益效果：

大大降低了编码后语音的码率，减少信道容量的需求。

激光载波传输能携带更多的信息。

在实际应用中能有效解决日益增加的客户需求量与现有通信信道容量之间的矛盾。

附图说明

图1：是系统组成框图。

图2：是系统实现电路图。

具体实施方式

为了方便本领域普通技术人员理解和实施该实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型实施例的一种极低码率语音编码激光通信实验装置：包括以下模块：

麦克风模块、A/D转换模块、D/A转换模块、语音编码模块、语音解码模块、发射端微处理器模块、接收端微处理器模块、激光发射模块、激光接收模块、扩声器模块；

所述的麦克风模块、A/D转换模块、语音编码模块、发射端微处理器模块、激光发射模块通过有线方式依次连接；

所述激光发射模块与所述激光接收模块通过光路无线连接；

所述的激光接收模块、接收端微处理器模块、语音解码模块、D/A转换模块、扩声器模块通过有线方式依次连接。

所述麦克风模块用于采集声信号并转化为电模拟信号，并传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将电模拟信号转换为PCM数字信号，并使用SPI串口通信协议传输至所述语音编码模块；

所述语音编码模块用于将PCM信号进行编码得到编码信号，并使用RS232通信协议将编码信号传输至所述发射端微处理器模块；

所述发射端微处理器模块用于将编码信号进行处理，并使用RS232通信协议把处理信号传输至所述激光发射模块；

所述激光发射模块用于将处理信号进行OOK调制得到调制信号，调制信号为激光信号，调制信号通过光路无线传输至所述激光接收模块；

所述激光接收模块用于接收调制信号，并对调制信号进行OOK解调，并使用RS232通信协议将解调信号传输至所述接收端微处理器；

所述接收端微处理器模块用于将解调信号进行处理得到编码信号，并使用RS232通信协议将编码信号传输至所述语音解码模块；

所述语音解码模块用于将编码信号进行解码得到接收端PCM数字信号，并使用SPI串口通信协议将PCM数字信号传输至所述D/A转换模块；

所述D/A转换模块用于将PCM数字信号进行数模转换得到电模拟信号，并传输至所述扩声器模块；

所述扩声器模块用于将电模拟信号进行转化为声信号。

所述麦克风模块选用普通麦克风；

所述的A/D转换模块、D/A转换模块均为TLV320AIC23B芯片；

所述的语音编码模块、语音解码模块均为WT600F芯片；

所述的发射端微处理器模块、接收端微处理器模块均采用Arduino硬件；

所述激光发射模块由驱动电路、半导体激光器、发射光学天线组成，该模块会把输入的电脉冲模块进行功率驱动，然后通过半导体激光器的处理得到调制信号，再由天线发射出去；

所述激光接收模块是APD模块，APD即雪崩光电二极管是激光通信中使用的光敏元件，APD模块型号为C12703，APD模块会把激光信号转变为电信号，再对电信号进行解调；

所述麦克风模块由普通麦克风组成。麦克风会收集声音信号，并且把声信号转化为电信号。

所述A/D模块由TLV320AIC23B芯片及其外围电路组成。麦克风经过一个电容和一个电阻与AIC23B芯片的18引脚MICIN连接，信号经过AIC23B芯片的A/D转换后从6引脚DOUT输出,此时输出信号为数字信号。

所述语音编码模块由WT600F芯片及其外围电路组成。WT600F芯片的2引脚PCM_IN与AIC23B的6引脚DOUT相连接，经过A/D转换的信号会传到WT600F芯片，两个芯片通过SPI协议进行通信。AIC23BH的23引脚SDIN、24引脚SCLK要分别与WT600F的11引脚、15引脚相连接，便于二者之间的通信。

所述的Arduino模块由Arduino硬件组成。Arduino硬件通过相应接口与WT600F的61引脚VOCTX相连接，编码后的600bps码率的信号通过UART接口经RS232电平转换后送到Arduino硬件。

所述激光发射电路由驱动、半导体激光器、发射光学天线组成，激光发射电路与Arduino模块连接，两个模块使用RS232通信，发射光学天线会把调制好的激光信号发射出去。

所述激光接收模块是由APD模块C12703组成。APD模块12703接收的是808nm的激光信号，并且将激光信号解调输出到Arduino模块。

语音解码模块和激光接收模块之间是Arduino模块，Arduino模块实现模块间的RS232通信。接收端的Arduino模块与WT600F的62引脚VOCRX连接，把需要解码的信号传进WT600F中。

语音解码模块WT600F的3引脚PCM_OUT输出解码后的数字信号，并且与TLV320AIC23B芯片的4引脚DIN连接，数字信号经过AIC23B芯片的D/A转换后从12引脚LOUT输出，输出信号为模拟信号。

所述扩声器模块由普通扩音器组成。扩音器模块与AIC23B芯片的12引脚LOUT连接，扩音器会将传来的模拟信号进行放大处理并且转换为声信号，最终得到经过本系统传输的语音信号。

应当理解，上述实施例仅用于对本实用新型进行描述，并非对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型启示下，在不脱离本实用新型专利要求保护的范围情况下，可以对所述实施例进行替换或变性，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种极低码率语音编码激光通信实验装置，其特征在于，包括：

麦克风模块、A/D转换模块、D/A转换模块、语音编码模块、语音解码模块、发射端微处理器模块、接收端微处理器模块、激光发射模块、激光接收模块、扩声器模块；

所述的麦克风模块、A/D转换模块、语音编码模块、发射端微处理器模块、激光发射模块通过有线方式依次连接；

所述激光发射模块与所述激光接收模块通过光路无线连接；

所述的激光接收模块、接收端微处理器模块、语音解码模块、D/A转换模块、扩声器模块通过有线方式依次连接。

2.根据权利要求1所述的极低码率语音编码激光通信实验装置，其特征在于：

所述麦克风模块用于采集声信号并转化为电模拟信号，并传输至所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将电模拟信号转换为PCM数字信号，并使用SPI串口通信协议传输至所述语音编码模块；

所述语音编码模块用于将PCM信号进行编码得到编码信号，并使用RS232通信协议将编码信号传输至所述发射端微处理器模块；

所述发射端微处理器模块用于将编码信号进行处理，并使用RS232通信协议把处理信号传输至所述激光发射模块；

所述激光发射模块用于将处理信号进行OOK调制得到调制信号，调制信号为激光信号，调制信号通过光路无线传输至所述激光接收模块。

3.根据权利要求1所述的极低码率语音编码激光通信实验装置，其特征在于：

所述激光接收模块用于接收调制信号，并对调制信号进行OOK解调，并使用RS232通信协议将解调信号传输至所述接收端微处理器；

所述接收端微处理器模块用于将解调信号进行处理得到编码信号，并使用RS232通信协议将编码信号传输至所述语音解码模块；

所述语音解码模块用于将编码信号进行解码得到接收端PCM数字信号，并使用SPI串口通信协议将PCM数字信号传输至所述D/A转换模块；

所述D/A转换模块用于将PCM数字信号进行数模转换得到电模拟信号，并传输至所述扩声器模块；

所述扩声器模块用于将电模拟信号进行转化为声信号。

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