信號處理技術在光纖通信中的應用研究

冷劉偉（1.江西科技師范大學;2.江西省化學工業學校,南昌　330012）

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信號處理技術在光纖通信中的應用研究

冷劉偉1,2
（1.江西科技師范大學;2.江西省化學工業學校,南昌330012）

摘 要：光纖通信具有高速、寬帶等眾多顯著的優點，受到世人的廣泛關注。但是，近些年來光纖通信也遇到了發展瓶頸。從目前來看，在通信數據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，實現光線通信的靈活性和數據吞吐能力的提升，實現新型的、高性能的信號處理技術提升和發展，是必然要求。本文具體探討了三種信號處理技術在光纖通信中的具體運用，以期為相關應用研究工作提供一定借鑒。

關鍵詞：信號處理技術；光纖通信；應用研究

0　引言

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

1　全光信號抽樣技術

光纖通信一般是以光波作為信息傳輸的載體，并作為一種傳輸媒介的通信方式。然而，從本質上來說，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、比較直觀的特點。但是，應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，在光纖通信中應用數字信號處理技術已經成為時代發展的必然趨勢。

在數字信號處理技術于光纖通信行業中的應用進程中，A/D轉換器是必須要用到的設備，它能夠將模擬信號轉化為數字信號。通過使用A/D轉換器，可以確保模擬信號向數字信號的順利轉化，轉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現，為了能夠在抽樣信號中將原信號恢復，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轉換器進行轉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字信號處理的順利進行。全光信號抽樣技術一般是借助光脈沖，因為其比電脈沖具有更多的優勢，例如具有極低時間抖動，更窄的脈寬，結構簡單，高速，功耗小等優點，從而確保高速信號全光采樣的質量。同時，在全光信號抽樣技術條件下，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，為了實現全光信號抽樣技術更加趨向于完美，相關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抽樣的分辨率。由于全光信號抽樣技術具有其他技術所無法比擬的優點，因此備受國內外的廣泛好評。全光信號抽樣技術在國外早就發展起來，并且技術相對比較成熟，但是該技術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

由于光纖通信具備大容量、高速率等眾多優點，所以是實際應用中有著光明的前途的一種通信技術，近些年來已經成為通信中起中流砥柱作用的一種技術。但是，光纖通信網絡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、串擾等因素會導致網絡信號惡化，從而出現無法預料的惡性后果，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，全光再生技術應運而生。

信號3R再生技術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，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量的信號。在全光再生技術使用階段，一般會出現兩大情況，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手段映射到另一個波長。前者一般要求波長轉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器件中，這樣一來信號本身就可以完成非線性效應的形成，然后生成再生信號。國外的對于全光再生技術的研究工作起步較早，而且有著相當迅速的發展速度，而我國關于此技術的發展水平也較高，很多科研單位致力于這方面技術的探究。

3　光復用技術

在超高速光通信過程中，一般需要借助光復用技術才能夠確保整個通信系統的通信容量不斷提升。因此，在光纖通信系統中，光復用技術得到了非常廣泛的應用。光復用技術一般包括了四大類技術，分別是光波分復用技術、光時分復用技術、光碼分復用技術和副載波復用技術。上述四大類技術中，光波分復用技術和光時分復用技術在實際生活中得到了廣泛的應用。總的來說，光時分復用技術的主要工作原理就是將一條復用信道隨機分成幾類不同的時隙，而且確保每個基帶數據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用，并通過高速光數據流信號的方式進行信號的傳輸。在光時分復用系統使用過程中，所有與信號有關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。光時分復用擁有眾多的優點，比如，網絡管理簡單易行，光源波長單一，兼容性強，用戶接入方便等。除此之外，這項技術對于放大器帶寬和增益平坦度要求都比較低。

4　總結

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

參考文獻：

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[2]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,2011(09):27-27.

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