信号处理技术在光纤通信中的应用研究

2016-01-04冷刘伟江西科技师范大学江西省化学工业学校南昌330012

山东工业技术 2016年1期

冷刘伟（1.江西科技师范大学;2.江西省化学工业学校,南昌　330012）

信号处理技术在光纤通信中的应用研究

冷刘伟1,2
（1.江西科技师范大学;2.江西省化学工业学校,南昌330012）

摘要：光纤通信具有高速、宽带等众多显著的优点，受到世人的广泛关注。但是，近些年来光纤通信也遇到了发展瓶颈。从目前来看，在通信数据的流量急剧上升的背景下，为了解决光纤通信所面临的瓶颈问题，实现光线通信的灵活性和数据吞吐能力的提升，实现新型的、高性能的信号处理技术提升和发展，是必然要求。本文具体探讨了三种信号处理技术在光纤通信中的具体运用，以期为相关应用研究工作提供一定借鉴。

关键词：信号处理技术；光纤通信；应用研究

0　引言

光纤通信在长期的发展过程中产生了一系列的显著变化，逐渐朝着两个方向发展，也就是更长中继距离和更高传输容量。特别是是在当今社会，多媒体技术、计算机技术与网络技术得到迅速发展，对光线通信的要求越来越高，因为其需要承担更长间距的信息传输任务，所以面临着更大挑战。在这个背景下，研究信号处理技术在光纤通信中的应用的诸多问题，具有重要的现实意义。

1　全光信号抽样技术

光纤通信一般是以光波作为信息传输的载体，并作为一种传输媒介的通信方式。然而，从本质上来说，光纤通信的传输信号属于模拟信号的一种，其具有容易实现、比较直观的特点。但是，应用过程中也存在一定的缺陷，即抗干扰能力差、保密性差。与模拟信号处理对比而言，数字信号处理要求具备较强的抗干扰能力和保密性，这正是模拟信号所无法达到的。目前，在光纤通信中应用数字信号处理技术已经成为时代发展的必然趋势。

在数字信号处理技术于光纤通信行业中的应用进程中，A/D转换器是必须要用到的设备，它能够将模拟信号转化为数字信号。通过使用A/D转换器，可以确保模拟信号向数字信号的顺利转化，转化过程一般包括三个阶段，即抽样、量化、编码。奈奎斯特抽样定律研究发现，为了能够在抽样信号中将原信号恢复，而且确保信息的真实性，就需要将抽样频率控制在超过二倍信号的最高频率。

A/D转换器进行转换过程的的第一步需要进行信号抽样，这项工作的高效实施能够确保数字信号处理的顺利进行。全光信号抽样技术一般是借助光脉冲，因为其比电脉冲具有更多的优势，例如具有极低时间抖动，更窄的脉宽，结构简单，高速，功耗小等优点，从而确保高速信号全光采样的质量。同时，在全光信号抽样技术条件下，一般需要借助极低时间抖动和更窄的光脉冲，因此对低时钟抖动、采样峰值功率、灵敏度等指标提出了要求的标准。

全光信号抽样技术的两个重要指标分别是抽样速率和抽样带宽。所以，为了实现全光信号抽样技术更加趋向于完美，相关工作人员就要从这两个指标上多下功夫。具体的操作原则是，在对超宽脉冲进行抽样时，要采取措施提升技术抽样的分辨率。由于全光信号抽样技术具有其他技术所无法比拟的优点，因此备受国内外的广泛好评。全光信号抽样技术在国外早就发展起来，并且技术相对比较成熟，但是该技术在我国还处于起步阶段，因此需要对其进行不断的摸索和研究。

2　全光再生技术

由于光纤通信具备大容量、高速率等众多优点，所以是实际应用中有着光明的前途的一种通信技术，近些年来已经成为通信中起中流砥柱作用的一种技术。但是，光纤通信网络在使用的过程中还存在大量问题，其中，偏振模色散、光纤的非线性、光源ASE与光放大器噪声等问题都需要尽快给予解决，而WDM信道间的群速度色散、串扰等因素会导致网络信号恶化，从而出现无法预料的恶性后果，此外上述因素还会造成在传输过程中光信号的消光比严重下降，导致时间抖动随之增加，信噪比大幅度下降。所以，全光再生技术应运而生。

信号3R再生技术是一种能够有效解决上述难题的最好途径。所谓的信号3R再生技术，其主要目的就是为了再生完整的信号。主要包括单个阶段的处理工作，即再定时、再放大、再整形，对其进行这样的处理主要是为了获取高质量的信号。在全光再生技术使用阶段，一般会出现两大情况，分别是（1）再生前与再生后的信号波长不一致；（2）不需要把在生前的信号波长借助一定的技术手段映射到另一个波长。前者一般要求波长转化与信号再生同步开展，就是通过一系列的方法将需要再生的之流光波和光信号进行同时输入。这种方法下获取的信号通常具有较高的信号质量。然而后者主要的工作原理是将信号借助光波输入到非线性光学器件中，这样一来信号本身就可以完成非线性效应的形成，然后生成再生信号。国外的对于全光再生技术的研究工作起步较早，而且有着相当迅速的发展速度，而我国关于此技术的发展水平也较高，很多科研单位致力于这方面技术的探究。

3　光复用技术

在超高速光通信过程中，一般需要借助光复用技术才能够确保整个通信系统的通信容量不断提升。因此，在光纤通信系统中，光复用技术得到了非常广泛的应用。光复用技术一般包括了四大类技术，分别是光波分复用技术、光时分复用技术、光码分复用技术和副载波复用技术。上述四大类技术中，光波分复用技术和光时分复用技术在实际生活中得到了广泛的应用。总的来说，光时分复用技术的主要工作原理就是将一条复用信道随机分成几类不同的时隙，而且确保每个基带数据光脉冲流都可以分到一个时隙，这样一来多个基带信道就可以获得复用，并通过高速光数据流信号的方式进行信号的传输。在光时分复用系统使用过程中，所有与信号有关的电子都需要在基带速率下完成工作，因此，可以对传输速率容量中存在的电子瓶颈进行有效的解决。光时分复用拥有众多的优点，比如，网络管理简单易行，光源波长单一，兼容性强，用户接入方便等。除此之外，这项技术对于放大器带宽和增益平坦度要求都比较低。