孫英斐

摘 要：光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命，光纖通信與傳統(tǒng)通信相比，具有傳輸頻帶寬寬、通信容量大、重量輕、抗電磁干擾性能強(qiáng)、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，被人們廣泛關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，因此對于光線通信的靈活性和數(shù)據(jù)吞吐能力具有更高要求水平。但是對于光線通信的靈活性和數(shù)據(jù)吞吐能力的研究處于瓶頸區(qū)，此時新的光信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，有效解決了靈活性和數(shù)據(jù)吞吐能力方面的問題。

關(guān)鍵詞：信號處理技術(shù)；光纖通信；應(yīng)用研究

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)也隨之迅速發(fā)展，音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體等應(yīng)用也迅速的增長，因此，對于光纖通信具有更高的要求，希望光纖通信的靈活性更強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸速度更高，傳輸帶寬更寬，中繼距離更長，通信容量更大，數(shù)據(jù)吞吐能力更大。面對上述種種挑戰(zhàn)，光線通信急需一種新型、高效的信號處理技術(shù)。通過在光纖通信中運(yùn)用這種新的信號處理技術(shù)幫助解決上述問題，幫助光纖通信突破此瓶頸區(qū)。本文將就信號處理技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用作簡要分析探討。

1 全光信號抽樣技術(shù)

光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式，但是其傳輸信號本質(zhì)是模擬信號，模擬信號優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn)，但是保密性差，并且抗干擾能力弱。相較模擬信號處理而言，數(shù)字信號處理具有保密性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)等模擬信號無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。因此，在光纖通信中使用數(shù)字信號處理技術(shù)勢在必行。

數(shù)字信號處理技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用，需要用到A/D轉(zhuǎn)換器，用以完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號一般分為三個步驟，即抽樣、量化、編碼。奈奎斯特抽樣定律指出，要想從抽樣信號中不失真地恢復(fù)出原信號，抽樣頻率應(yīng)該大于二倍信號的最高頻率。

信號抽樣作為A/D轉(zhuǎn)換的第一步，為數(shù)字信號處理奠定基礎(chǔ)。全光信號抽樣技術(shù)抽樣利用光脈沖比電脈沖具有更窄的脈寬，極低時間抖動，高速，結(jié)構(gòu)簡單，功耗小等眾多共多的優(yōu)勢，可以達(dá)到高速的信號全光采樣的抽樣效果。由于全光信號抽樣技術(shù)抽樣利用更窄光脈沖和極低時間抖動來完成的信號的抽樣，因此對于采樣峰值功率、低時鐘抖動、靈敏度等方面有較嚴(yán)格要求。抽樣速率和抽樣帶寬是全光信號抽樣技術(shù)的兩個重要指標(biāo)，因此，要想使全光信號抽樣技術(shù)更加完美的話，那么就需要從這兩個指標(biāo)上下功夫，對于超寬脈沖的抽樣，要不斷提高技術(shù)的抽樣分辨率；對于超快的光脈沖，要不斷提高技術(shù)的抽樣速率。因?yàn)槿庑盘柍闃蛹夹g(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，以此，在國內(nèi)外均受到熱烈關(guān)注。全光信號抽樣技術(shù)在國外發(fā)展研究較早，現(xiàn)在發(fā)展的已經(jīng)很迅速了，相較國外的迅速發(fā)展，國內(nèi)此技術(shù)的發(fā)展尚處于起步階段。

2 全光再生技術(shù)

光纖通信因高速率、大容量等特點(diǎn)，使其成為實(shí)際應(yīng)用中具有無限前途的一種通信技術(shù)，已經(jīng)成為通信中不可或缺的支柱。但是，光纖通信網(wǎng)絡(luò)也存在諸多問題，因?yàn)楣饫w的非線性、偏振模色散、光放大器與光源ASE噪聲、不可避免的WDM信道間的串?dāng)_，以及群速度色散等因素，會造成網(wǎng)絡(luò)信號惡化的后果，并且會造成光信號在傳輸過程中消光比嚴(yán)重下降、信噪比嚴(yán)重下降，以及增大時間抖動等現(xiàn)象。以此，這時候迫切需要一種再生技術(shù)，解決此問題。

信號3R再生技術(shù)就是解決上述難題的最佳途徑，信號3R再生技術(shù)的本質(zhì)就是對一個完整的信號進(jìn)行再生包括再放大、再定時、再整形三部分處理，從而得到高質(zhì)量的信號。全光再生技術(shù)一般主要分為兩大類，即再生后的信號波長與再生前不一致和不需要將在生前的信號波長映射到另一個波長。前一類要求信號再生與波長轉(zhuǎn)化同時進(jìn)行，本質(zhì)上是將需要再生的光信號與之流光波同時輸入到非線性光學(xué)材料中，用此方法得到的信號一般具有很高的信號質(zhì)量。后一類的本質(zhì)是將信號通過光波導(dǎo)注入到非線性光學(xué)器件中，通過信號自身引起的非線性效應(yīng)，對信號進(jìn)行整形再生。全光再生技術(shù)在國外發(fā)展的相當(dāng)迅速，但是我國內(nèi)此技術(shù)的發(fā)展也不甘示弱，天津大學(xué)、電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)等均在這方面技術(shù)上有所研究。

3 光復(fù)用技術(shù)

在超高速光通信系統(tǒng)中，光復(fù)用技術(shù)能夠很大程度地提高系統(tǒng)的通信容量。因此，光復(fù)用技術(shù)被廣泛使用于光纖通信系統(tǒng)中。光復(fù)用技術(shù)分為光時分復(fù)用技術(shù)（OTDM）、光波分復(fù)用技術(shù)（WDM），副載波復(fù)用技術(shù)（SCM），以及光碼分復(fù)用技術(shù)。在上述多種技術(shù)中，光時分復(fù)用技術(shù)與光波分復(fù)用技術(shù)在實(shí)際中使用更加廣泛。光時分復(fù)用技術(shù)就是把一條復(fù)用信道劃分成若干個時隙，每個基帶數(shù)據(jù)光脈沖流分配占用一個時隙，N個基帶信道復(fù)用成高速光數(shù)據(jù)流信號進(jìn)行傳輸。在光時分復(fù)用系統(tǒng)中，與信號有關(guān)的所有電子均工作在基帶速率下，因此限制傳輸速率容量的電子瓶頸就得到了有效的解決。光時分復(fù)用具有以下特點(diǎn)：使用單一波長的光源、網(wǎng)絡(luò)管理簡單、便于用戶接入、兼容性好，以及對放大器帶寬和增益平坦度要求較低等。

光波分復(fù)用技術(shù)指在一根光纖中同時讓兩個或者兩個以上的光波長信號同時通過不同光信道各自傳輸。光波分復(fù)用技術(shù)具有的特點(diǎn)是：成本低，經(jīng)濟(jì)性好、各個波長之間彼此獨(dú)立、具有透明的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)速率等。

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