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(hào)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)光線通信的靈活性和數(shù)據(jù)吞吐能力的提升，實(shí)現(xiàn)新型的、高性能的信號(hào)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(hào)處理技術(shù)在光纖通信中的具體運(yùn)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(hào)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(gè)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(huì)，多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速發(fā)展，對(duì)光線通信的要求越來越高，因?yàn)槠湫枰袚?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(gè)背景下，研究信號(hào)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(shí)意義。

1　全光信號(hào)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(hào)屬于模擬信號(hào)的一種，其具有容易實(shí)現(xiàn)、比較直觀的特點(diǎn)。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(hào)處理對(duì)比而言，數(shù)字信號(hào)處理要求具備較強(qiáng)的抗干擾能力和保密性，這正是模擬信號(hào)所無法達(dá)到的。目前，在光纖通信中應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢。

在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)于光纖通信行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)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(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。通過使用A/D轉(zhuǎn)換器，可以確保模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的順利轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程一般包括三個(gè)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(hào)中將原信號(hào)恢復(fù)，而且確保信息的真實(shí)性，就需要將抽樣頻率控制在超過二倍信號(hào)的最高頻率。

A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換過程的的第一步需要進(jìn)行信號(hào)抽樣，這項(xiàng)工作的高效實(shí)施能夠確保數(shù)字信號(hào)處理的順利進(jìn)行。全光信號(hào)抽樣技術(shù)一般是借助光脈沖，因?yàn)槠浔入娒}沖具有更多的優(yōu)勢，例如具有極低時(shí)間抖動(dòng)，更窄的脈寬，結(jié)構(gòu)簡單，高速，功耗小等優(yōu)點(diǎn)，從而確保高速信號(hào)全光采樣的質(zhì)量。同時(shí)，在全光信號(hào)抽樣技術(shù)條件下，一般需要借助極低時(shí)間抖動(dòng)和更窄的光脈沖，因此對(duì)低時(shí)鐘抖動(dòng)、采樣峰值功率、靈敏度等指標(biāo)提出了要求的標(biāo)準(zhǔn)。

全光信號(hào)抽樣技術(shù)的兩個(gè)重要指標(biāo)分別是抽樣速率和抽樣帶寬。所以，為了實(shí)現(xiàn)全光信號(hào)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(gè)指標(biāo)上多下功夫。具體的操作原則是，在對(duì)超寬脈沖進(jìn)行抽樣時(shí)，要采取措施提升技術(shù)抽樣的分辨率。由于全光信號(hào)抽樣技術(shù)具有其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此備受國內(nèi)外的廣泛好評(píng)。全光信號(hào)抽樣技術(shù)在國外早就發(fā)展起來，并且技術(shù)相對(duì)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(duì)其進(jìn)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(diǎn)，所以是實(shí)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(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(huì)造成在傳輸過程中光信號(hào)的消光比嚴(yán)重下降，導(dǎo)致時(shí)間抖動(dòng)隨之增加，信噪比大幅度下降。所以，全光再生技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

信號(hào)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(hào)3R再生技術(shù)，其主要目的就是為了再生完整的信號(hào)。主要包括單個(gè)階段的處理工作，即再定時(shí)、再放大、再整形，對(duì)其進(jìn)行這樣的處理主要是為了獲取高質(zhì)量的信號(hào)。在全光再生技術(shù)使用階段，一般會(huì)出現(xiàn)兩大情況，分別是（1）再生前與再生后的信號(hào)波長不一致；（2）不需要把在生前的信號(hào)波長借助一定的技術(shù)手段映射到另一個(gè)波長。前者一般要求波長轉(zhuǎn)化與信號(hào)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(hào)進(jìn)行同時(shí)輸入。這種方法下獲取的信號(hào)通常具有較高的信號(hào)質(zhì)量。然而后者主要的工作原理是將信號(hào)借助光波輸入到非線性光學(xué)器件中，這樣一來信號(hào)本身就可以完成非線性效應(yīng)的形成，然后生成再生信號(hào)。國外的對(duì)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(gè)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(shí)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(shí)分復(fù)用技術(shù)在實(shí)際生活中得到了廣泛的應(yīng)用?？偟膩碚f，光時(shí)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(jī)分成幾類不同的時(shí)隙，而且確保每個(gè)基帶數(shù)據(jù)光脈沖流都可以分到一個(gè)時(shí)隙，這樣一來多個(gè)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(hào)的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸。在光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)使用過程中，所有與信號(hào)有關(guān)的電子都需要在基帶速率下完成工作，因此，可以對(duì)傳輸速率容量中存在的電子瓶頸進(jìn)行有效的解決。光時(shí)分復(fù)用擁有眾多的優(yōu)點(diǎn)，比如，網(wǎng)絡(luò)管理簡單易行，光源波長單一，兼容性強(qiáng)，用戶接入方便等。除此之外，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)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?cè)絹碓礁叩耐ㄓ嵎?wù)數(shù)量和質(zhì)量要求，更好地為人民的通訊服務(wù)，對(duì)新型的信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行深入研究，具有重要意義和價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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