信號處理技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用研究

冷劉偉（1.江西科技師范大學(xué);2.江西省化學(xué)工業(yè)學(xué)校,南昌　330012）

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信號處理技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用研究

冷劉偉1,2
（1.江西科技師范大學(xué);2.江西省化學(xué)工業(yè)學(xué)校,南昌330012）

摘 要：光纖通信具有高速、寬帶等眾多顯著的優(yōu)點，受到世人的廣泛關(guān)注。但是，近些年來光纖通信也遇到了發(fā)展瓶頸。從目前來看，在通信數(shù)據(jù)的流量急劇上升的背景下，為了解決光纖通信所面臨的瓶頸問題，實現(xiàn)光線通信的靈活性和數(shù)據(jù)吞吐能力的提升，實現(xiàn)新型的、高性能的信號處理技術(shù)提升和發(fā)展，是必然要求。本文具體探討了三種信號處理技術(shù)在光纖通信中的具體運用，以期為相關(guān)應(yīng)用研究工作提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：信號處理技術(shù)；光纖通信；應(yīng)用研究

0　引言

光纖通信在長期的發(fā)展過程中產(chǎn)生了一系列的顯著變化，逐漸朝著兩個方向發(fā)展，也就是更長中繼距離和更高傳輸容量。特別是是在當(dāng)今社會，多媒體技術(shù)、計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速發(fā)展，對光線通信的要求越來越高，因為其需要承擔(dān)更長間距的信息傳輸任務(wù)，所以面臨著更大挑戰(zhàn)。在這個背景下，研究信號處理技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用的諸多問題，具有重要的現(xiàn)實意義。

1　全光信號抽樣技術(shù)

光纖通信一般是以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，并作為一種傳輸媒介的通信方式。然而，從本質(zhì)上來說，光纖通信的傳輸信號屬于模擬信號的一種，其具有容易實現(xiàn)、比較直觀的特點。但是，應(yīng)用過程中也存在一定的缺陷，即抗干擾能力差、保密性差。與模擬信號處理對比而言，數(shù)字信號處理要求具備較強的抗干擾能力和保密性，這正是模擬信號所無法達到的。目前，在光纖通信中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)成為時代發(fā)展的必然趨勢。

在數(shù)字信號處理技術(shù)于光纖通信行業(yè)中的應(yīng)用進程中，A/D轉(zhuǎn)換器是必須要用到的設(shè)備，它能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。通過使用A/D轉(zhuǎn)換器，可以確保模擬信號向數(shù)字信號的順利轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程一般包括三個階段，即抽樣、量化、編碼。奈奎斯特抽樣定律研究發(fā)現(xiàn)，為了能夠在抽樣信號中將原信號恢復(fù)，而且確保信息的真實性，就需要將抽樣頻率控制在超過二倍信號的最高頻率。

A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換過程的的第一步需要進行信號抽樣，這項工作的高效實施能夠確保數(shù)字信號處理的順利進行。全光信號抽樣技術(shù)一般是借助光脈沖，因為其比電脈沖具有更多的優(yōu)勢，例如具有極低時間抖動，更窄的脈寬，結(jié)構(gòu)簡單，高速，功耗小等優(yōu)點，從而確保高速信號全光采樣的質(zhì)量。同時，在全光信號抽樣技術(shù)條件下，一般需要借助極低時間抖動和更窄的光脈沖，因此對低時鐘抖動、采樣峰值功率、靈敏度等指標提出了要求的標準。

全光信號抽樣技術(shù)的兩個重要指標分別是抽樣速率和抽樣帶寬。所以，為了實現(xiàn)全光信號抽樣技術(shù)更加趨向于完美，相關(guān)工作人員就要從這兩個指標上多下功夫。具體的操作原則是，在對超寬脈沖進行抽樣時，要采取措施提升技術(shù)抽樣的分辨率。由于全光信號抽樣技術(shù)具有其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)點，因此備受國內(nèi)外的廣泛好評。全光信號抽樣技術(shù)在國外早就發(fā)展起來，并且技術(shù)相對比較成熟，但是該技術(shù)在我國還處于起步階段，因此需要對其進行不斷的摸索和研究。

2　全光再生技術(shù)

由于光纖通信具備大容量、高速率等眾多優(yōu)點，所以是實際應(yīng)用中有著光明的前途的一種通信技術(shù)，近些年來已經(jīng)成為通信中起中流砥柱作用的一種技術(shù)。但是，光纖通信網(wǎng)絡(luò)在使用的過程中還存在大量問題，其中，偏振模色散、光纖的非線性、光源ASE與光放大器噪聲等問題都需要盡快給予解決，而WDM信道間的群速度色散、串?dāng)_等因素會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號惡化，從而出現(xiàn)無法預(yù)料的惡性后果，此外上述因素還會造成在傳輸過程中光信號的消光比嚴重下降，導(dǎo)致時間抖動隨之增加，信噪比大幅度下降。所以，全光再生技術(shù)應(yīng)運而生。

信號3R再生技術(shù)是一種能夠有效解決上述難題的最好途徑。所謂的信號3R再生技術(shù)，其主要目的就是為了再生完整的信號。主要包括單個階段的處理工作，即再定時、再放大、再整形，對其進行這樣的處理主要是為了獲取高質(zhì)量的信號。在全光再生技術(shù)使用階段，一般會出現(xiàn)兩大情況，分別是（1）再生前與再生后的信號波長不一致；（2）不需要把在生前的信號波長借助一定的技術(shù)手段映射到另一個波長。前者一般要求波長轉(zhuǎn)化與信號再生同步開展，就是通過一系列的方法將需要再生的之流光波和光信號進行同時輸入。這種方法下獲取的信號通常具有較高的信號質(zhì)量。然而后者主要的工作原理是將信號借助光波輸入到非線性光學(xué)器件中，這樣一來信號本身就可以完成非線性效應(yīng)的形成，然后生成再生信號。國外的對于全光再生技術(shù)的研究工作起步較早，而且有著相當(dāng)迅速的發(fā)展速度，而我國關(guān)于此技術(shù)的發(fā)展水平也較高，很多科研單位致力于這方面技術(shù)的探究。

3　光復(fù)用技術(shù)

在超高速光通信過程中，一般需要借助光復(fù)用技術(shù)才能夠確保整個通信系統(tǒng)的通信容量不斷提升。因此，在光纖通信系統(tǒng)中，光復(fù)用技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用。光復(fù)用技術(shù)一般包括了四大類技術(shù)，分別是光波分復(fù)用技術(shù)、光時分復(fù)用技術(shù)、光碼分復(fù)用技術(shù)和副載波復(fù)用技術(shù)。上述四大類技術(shù)中，光波分復(fù)用技術(shù)和光時分復(fù)用技術(shù)在實際生活中得到了廣泛的應(yīng)用?？偟膩碚f，光時分復(fù)用技術(shù)的主要工作原理就是將一條復(fù)用信道隨機分成幾類不同的時隙，而且確保每個基帶數(shù)據(jù)光脈沖流都可以分到一個時隙，這樣一來多個基帶信道就可以獲得復(fù)用，并通過高速光數(shù)據(jù)流信號的方式進行信號的傳輸。在光時分復(fù)用系統(tǒng)使用過程中，所有與信號有關(guān)的電子都需要在基帶速率下完成工作，因此，可以對傳輸速率容量中存在的電子瓶頸進行有效的解決。光時分復(fù)用擁有眾多的優(yōu)點，比如，網(wǎng)絡(luò)管理簡單易行，光源波長單一，兼容性強，用戶接入方便等。除此之外，這項技術(shù)對于放大器帶寬和增益平坦度要求都比較低。

4　總結(jié)

光纖通信的誕生和發(fā)展可以視作電信史上的一次革命性事件。管線通信技術(shù)與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，有著眾多的優(yōu)勢。為了解決其在發(fā)展過程中遇到的瓶頸問題，使其更好地發(fā)揮這些優(yōu)勢，滿足人們越來越高的通訊服務(wù)數(shù)量和質(zhì)量要求，更好地為人民的通訊服務(wù)，對新型的信號處理技術(shù)進行深入研究，具有重要意義和價值。

參考文獻：

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.194