信號處理技術在光纖通信中的應用研究

孫英斐

摘 要：光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命，光纖通信與傳統通信相比，具有傳輸頻帶寬寬、通信容量大、重量輕、抗電磁干擾性能強、保密性強等優點。因此，被人們廣泛關注。進入21世紀后，由于因特網業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長，因此對于光線通信的靈活性和數據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據吞吐能力的研究處于瓶頸區，此時新的光信號處理技術應運而生，有效解決了靈活性和數據吞吐能力方面的問題。

關鍵詞：信號處理技術；光纖通信；應用研究

隨著科學技術的發展，因特網業務也隨之迅速發展，音頻、視頻、數據、多媒體等應用也迅速的增長，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，數據傳輸速度更高，傳輸帶寬更寬，中繼距離更長，通信容量更大，數據吞吐能力更大。面對上述種種挑戰，光線通信急需一種新型、高效的信號處理技術。通過在光纖通信中運用這種新的信號處理技術幫助解決上述問題，幫助光纖通信突破此瓶頸區。本文將就信號處理技術在光纖通信中的應用作簡要分析探討。

1 全光信號抽樣技術

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是模擬信號，模擬信號優點是直觀且容易實現，但是保密性差，并且抗干擾能力弱。相較模擬信號處理而言，數字信號處理具有保密性強，抗干擾能力強等模擬信號無法比擬的優點。因此，在光纖通信中使用數字信號處理技術勢在必行。

數字信號處理技術在光纖通信中的應用，需要用到A/D轉換器，用以完成模擬信號向數字信號的轉換。用A/D轉換器將模擬信號轉換數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出原信號，抽樣頻率應該大于二倍信號的最高頻率。

信號抽樣作為A/D轉換的第一步，為數字信號處理奠定基礎。全光信號抽樣技術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，結構簡單，功耗小等眾多共多的優勢，可以達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格要求。抽樣速率和抽樣帶寬是全光信號抽樣技術的兩個重要指標，因此，要想使全光信號抽樣技術更加完美的話，那么就需要從這兩個指標上下功夫，對于超寬脈沖的抽樣，要不斷提高技術的抽樣分辨率；對于超快的光脈沖，要不斷提高技術的抽樣速率。因為全光信號抽樣技術的種種優點，以此，在國內外均受到熱烈關注。全光信號抽樣技術在國外發展研究較早，現在發展的已經很迅速了，相較國外的迅速發展，國內此技術的發展尚處于起步階段。

2 全光再生技術

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

信號3R再生技術就是解決上述難題的最佳途徑，信號3R再生技術的本質就是對一個完整的信號進行再生包括再放大、再定時、再整形三部分處理，從而得到高質量的信號。全光再生技術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化同時進行，本質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材料中，用此方法得到的信號一般具有很高的信號質量。后一類的本質是將信號通過光波導注入到非線性光學器件中，通過信號自身引起的非線性效應，對信號進行整形再生。全光再生技術在國外發展的相當迅速，但是我國內此技術的發展也不甘示弱，天津大學、電子科技大學、華中科技大學等均在這方面技術上有所研究。

3 光復用技術

在超高速光通信系統中，光復用技術能夠很大程度地提高系統的通信容量。因此，光復用技術被廣泛使用于光纖通信系統中。光復用技術分為光時分復用技術（OTDM）、光波分復用技術（WDM），副載波復用技術（SCM），以及光碼分復用技術。在上述多種技術中，光時分復用技術與光波分復用技術在實際中使用更加廣泛。光時分復用技術就是把一條復用信道劃分成若干個時隙，每個基帶數據光脈沖流分配占用一個時隙，N個基帶信道復用成高速光數據流信號進行傳輸。在光時分復用系統中，與信號有關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。光時分復用具有以下特點：使用單一波長的光源、網絡管理簡單、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。

光波分復用技術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。光波分復用技術具有的特點是：成本低，經濟性好、各個波長之間彼此獨立、具有透明的數據格式和數據速率等。

[參考文獻]

[1]王磊，薛雙苓.信號處理技術在光纖通信中的應用探討[J].數字技術與應用，2012，（3）：27-28.

[2]萬謙，張寶富.CDMA技術在光纖通信中的應用研究[J].光纖與電纜及其應用技術， 2010，（4）：78.

[3]李朝暉，楊石泉，袁樹忠，等.包層泵浦技術在光纖通信中的應用[J].物理學進展，2012，（22）：67-68.