摘 要：在特定水聲應(yīng)用環(huán)境中需要雙向傳輸高低壓復(fù)合信號。傳統(tǒng)基于同軸電纜的傳輸方法信號頻分耦合網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，工作時誤碼率高，可靠性較差。為此，提出了一種新的光電一體化復(fù)合水聲信號傳輸體制，采用光電混合纜進行傳輸。文章對涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行介紹，同時基于Manchester編碼技術(shù)，初步對大容量數(shù)據(jù)的時分雙向穩(wěn)定傳輸進行實驗，驗證了光纖傳輸多路水聲復(fù)合信號的可行性。

關(guān)鍵詞：通信技術(shù)；傳播系統(tǒng)；光纖技術(shù)

前言

光纖傳輸技術(shù)為解決現(xiàn)有的基于同軸電纜的傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)率低、誤碼率高、可靠性差的問題提供了很好的解決途徑。文章對光纖傳輸技術(shù)在某特殊水聲環(huán)境的應(yīng)用進行了研究，給出了相應(yīng)的解決方案，并對系統(tǒng)關(guān)鍵問題及解決途徑進行了探討。此方案已在某預(yù)研系統(tǒng)中得到應(yīng)用，取得了良好的效果。

1 復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)概述

1.1 傳播系統(tǒng)內(nèi)容簡述

我國的網(wǎng)絡(luò)傳播系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段，主要有雙絞線階段，電纜+雙絞線階段，光纖階段。光纖傳輸階段主要依靠光纖纖維為介質(zhì)進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸。光纖纖維在光纖傳輸?shù)倪^程中發(fā)揮著非常大的作用，不僅可以用來傳播虛擬的信號還可以用來傳播數(shù)字信號，而且它還可以滿足人們對視頻傳輸?shù)男枰o人們的生活帶來了極大的便利。管線傳輸?shù)闹饕獋鬏敼ぞ呔褪枪饫|，單根纖維的傳輸距離在不使用中繼器的情況下可以達到幾十公里，這種傳輸?shù)乃俣仁欠浅？斓?。隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的光纖傳輸技術(shù)有了新的發(fā)展，在發(fā)展的過程中復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)應(yīng)運而生，在水聲光纖傳播系統(tǒng)中水聲光纖傳輸中是利用光纖和電纜在系統(tǒng)中可以共同存在的結(jié)構(gòu)，通過光纖向網(wǎng)絡(luò)接收器傳輸水聲信號以及其他的信息。在通過光纖將控制在水下的指令傳輸?shù)剿螺d體端，這樣就可以完成水聲光纖的傳播。一般情況下都是通過光纖對水下的載體傳輸高壓信號，再由水下的發(fā)射器將信號轉(zhuǎn)換為高壓的大功率的信號，在水下載體信號傳輸?shù)倪^程中需要水下電路對其進行直流電的供應(yīng)。復(fù)合水聲信號的傳輸時一個復(fù)雜的過程，在這一過程中需要比較高的技術(shù)，在進行傳輸?shù)倪^程中要合理的分配傳輸?shù)母鱾€部分，總得來說，復(fù)合水聲信號的傳輸是一個循環(huán)的系統(tǒng)，它通過不斷的循環(huán)將網(wǎng)絡(luò)信息傳遞到用戶的手中，這種復(fù)合水聲信號傳輸系統(tǒng)在我國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中是非常先進的，是繼光纖信號傳輸后的又一大突破，給我國網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了極大的影響，促進我國網(wǎng)絡(luò)世界的進步和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸，復(fù)合水聲信號光纖傳播系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸起著非常重要的作用。

1.2 多數(shù)高速數(shù)據(jù)的傳播

在復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)中，多數(shù)高速數(shù)據(jù)的傳播是非常重要的，也是復(fù)合水聲光纖系統(tǒng)的傳播中一個亟待解決的問題，如何解決復(fù)合水聲光纖系統(tǒng)的雙向傳輸時系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵，主要可以分為兩個方面，一方面是多數(shù)高速數(shù)據(jù)的傳播，另一方面就是解決系統(tǒng)中雙向傳輸?shù)膯栴}。多數(shù)高速數(shù)據(jù)的傳播采用的也是一個雙向的系統(tǒng)，在系統(tǒng)的使用過程中，主要采樣的頻率大概是10KHZ，在多數(shù)高速數(shù)據(jù)的傳播中命令的下達及傳輸和數(shù)據(jù)的輸送大概的時間間隔是4μs，這個時間間隔是非常短的，在數(shù)據(jù)采樣的過程中還需要16位的巴克碼數(shù)字作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀。在多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳播的過程中，一般采取Manchester碼的方式進行多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳播的編碼，通過編碼可以對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行及時的提取，除此之外，采用Manchester碼的編碼方式是沒有直流分量，這種編碼方式的抗干擾能力是非常強的，在發(fā)展的過程中這種編碼方式非常適合信號的傳輸。因為我們采用Manchester碼的方式進行多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳播的編碼，因此我們需要對始終的數(shù)據(jù)進行精確的處理，在FPGA中內(nèi)嵌的鎖相環(huán)對于高速數(shù)據(jù)傳播的分頻是非?？旖莸?，因此在文章的介紹中我們選用了FPGA方式進行了數(shù)據(jù)編碼的處理。該系統(tǒng)的工作原理如下：在采集多路聲信號時，要先進入到DSP系統(tǒng)中進行轉(zhuǎn)換，改變信號的模數(shù)，之后需要在采集到的有效數(shù)據(jù)的前后分別添加數(shù)據(jù)的起始位和終止位，確定數(shù)據(jù)幀的排列順序。在上述步驟完成后，將數(shù)據(jù)幀排列后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA中進行下一步的處理，在這一步的處理中主要包含兩方面的內(nèi)容：一方面是對數(shù)據(jù)的串行和并行的方式進行轉(zhuǎn)換，在這一過程中將DSP中送來的數(shù)據(jù)中的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)；另一方面，是對數(shù)據(jù)的編碼進行處理，將上一步中的串行數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)換來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Manchester碼進行下一步的數(shù)據(jù)傳輸。當上述過程完成后，就要引用另一設(shè)備光端機，通過光端機將輸出的信號轉(zhuǎn)化為光信號，在將光信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的接收設(shè)備中，在這一過程中要將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過FPGA對進行解碼和串行處理，將處理后的數(shù)據(jù)輸送到DSP上，就可以完成協(xié)議的處理，將系統(tǒng)中的有效的信號提取出來，完成復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)中多數(shù)高速光纖數(shù)據(jù)的傳播。

2 系統(tǒng)誤碼率計算介紹

系統(tǒng)誤碼率的計算是復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)中比較重要的一部分，在這一部分里，我們可以根據(jù)曼徹斯特碼對系統(tǒng)的誤碼率進行計算，推導(dǎo)出誤碼率的計算公式，主要有計算信號“1”的公式；計算系統(tǒng)總誤碼率的公式；假設(shè)“0”信號與“1”信號等概率的情況下，計算系統(tǒng)誤碼率與參數(shù)Q有關(guān)的公式。上述所述的計算系統(tǒng)誤碼率的公式還有幾種變式，在此由于篇幅有限公式就不做詳細的介紹了。通過上述的相關(guān)公式我們可以輕松的計算出系統(tǒng)的誤碼率，檢測出系統(tǒng)的可行性，促進我國復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)的發(fā)展。

3 傳播誤碼實驗總結(jié)

在網(wǎng)絡(luò)傳播系統(tǒng)的發(fā)展中需要對系統(tǒng)的傳播誤碼進行驗證，主要采用的方式是選取500米的光纖電纜進行傳輸實驗，在試驗的過程中要遵循一定的原理。在進行實驗的過程中要穩(wěn)定水下數(shù)據(jù)載體的一端和數(shù)據(jù)接收器的一端直流電壓，控制電源的供電電壓這兩個接收設(shè)備之間一般采用光電混合纜對著兩個設(shè)備進行連接，在進行實驗的過程中要對這兩個設(shè)備進行連接，主要的連接方式是通過pc進行連接。正常情況下水下載體會產(chǎn)生10KHZ的頻率產(chǎn)生模擬的傳輸信號，在通過光電混合纜將數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)浇邮茉O(shè)備上，接受設(shè)備的標準是接收到100幀，就將向設(shè)備傳輸下一步的命令。在這個過程中主要進行三次實驗，實驗的時間逐漸的遞增，大概是第一次實驗15分鐘，第二次實驗20分鐘，第三次實驗25分鐘。通過三次實驗我們可以得出三種不同的實驗結(jié)果，通過實驗結(jié)果的對比，上傳數(shù)據(jù)的誤碼率是可以滿足復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)的需要的，但是在傳遞命令的過程中誤碼率是比較高的，估計是在傳遞命令過程中的一些外界的干擾造成的，因此我們在對水下載體傳達命令時要進行對比與檢驗，減少傳達命令過程中的誤碼率。根據(jù)實驗結(jié)果的對比和Manchester碼的編碼特點，我們可以得出一個結(jié)論，那就是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，傳輸數(shù)據(jù)率為4.3×2=8.6Mbit/s，實驗中得出的實際的傳輸率比單一電纜的傳輸數(shù)據(jù)率高。因此我們可以得出結(jié)論，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中是存在一定的誤碼率的，但是這個比率對整體的傳輸影響是比較小的，復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)是具有可行性的。

4 結(jié)束語

光纖傳輸在我國的發(fā)展比較快，在我國科技高速發(fā)展的今天，我國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在高速的發(fā)展，復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)在我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展中應(yīng)運而生，光纖傳輸技術(shù)解決了我國網(wǎng)絡(luò)傳輸慢的問題，文章主要對復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)進行了研究，介紹了復(fù)合水聲光纖傳播系統(tǒng)以及系統(tǒng)誤碼率的計算和傳播誤碼的試驗總結(jié)。給我國光纖傳輸技術(shù)的使用提供了借鑒，希望對我國的網(wǎng)絡(luò)光纖技術(shù)的發(fā)展提供幫助，促進我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的又好又快發(fā)展。

參考文獻

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