无线光通信中信号处理技术分析及研究

2021-04-04高贝乐

信息记录材料 2021年1期

高贝乐

（长江大学湖北荆州 434100）

1 引言

科学技术的发展进步使激光器应运而生，加强了无线光通信技术所具备的优秀通信功能。目前，无线光通信技术已经成为研究重点，虽然无线光通信技术在激光器的辅助下获得了显著成绩，但是由于仍然找不到稳定的光源，所以无线光通信技术在发展上仍然存在着诸多制约，为解决这一问题，行业内研发出光激光器能够在一定程度上缓解光源不稳定带来的干扰，但是对于光通信技术中存在的通信效果质量差问题仍然需要技术上的加强，这也将成为现阶段无线光通信技术的研发重点。

2 无线光通信中信号的特点与定义

2.1 定义

行业内常将无线光通信技术称之为具备空间性的、自由的光通信技术。无线光通信技术的本质是利用现在激光技术对信号进行传播。信号传播过程中是以激光作为媒介，通过点对点的连接方式能够有效地确保信号传递和接收不会受到空间和时间的束缚，是一种极为自由的通信方式[1]。相较于其他通信技术，无线光通信技术在激光作用下具备网络部署建设快、投资成本低、经济收益高、带宽高等诸多优势。现在大多数无线光通信技术都是将发光二极管或激光二极管作为光源，能够在一定程度上确保光源的稳定性，而这也使无线光通信技术成为一种无线光纤的使用形式。

2.2 特点

无线光通信技术与其他通信技术相比有以下特点：（1）无线光通信技术利用激光作为通信信号的传递媒介，具备发射光束的特点，信号传递可获得更高的容量，并且具备良好的稳定性，能够有效提高通信效益和质量；（2）在激光媒介的辅助下，利用无线光通信技术的信号传递过程不会受到其他频率信号的不良影响，无线光通信技术的工作频率一般是维持在超高频率360THZ 之上的，所以传递信号工作也并不需要建设其他频率资源设施；（3）无线光通信技术能够传递高容量的信号数据，相较于其他通信技术，无线光通信技术具备超容量传输功能，不仅传输效率高，传输数据体积量也大，最高已经达到每秒3.5GB 的传输效率[2]。

3 通信信号处理

3.1 处理流程

数字信号所采取的处理流程可以分为三个阶段：采样阶段、量化阶段、A 率压缩量化阶段[3]。

采样阶段是首要环节，由于无线光通信技术是对数字进行模拟操作，所以在进行信号数字模拟化操作时，需要对信息数据进行分离处理，将原有具备一定连续性的数据信号进行拆解，使信号处于各自独立的分离状态。采样工作通过频谱进行观察，可以发现整个采样的操作过程。信号频谱进行搬移的过程，即是将带线信号的频谱分布到以WS、2ws……为中心的上下两个区域之中，搬移之后可以利用过滤器对信号进行部分截取，在恢复原有信号能力的同时，可以提高传输效率。对声音信号进行采样工作时，如果控制频率为8000 赫兹，设计时所采用的频率也必须是8000 赫兹。

量化阶段是指按照严格的量化程序对具有连续规律性的信号进行处理，使其成为没有规则约束的数据信号。在PCM 数字化进程中，常用的逻辑是以二进制数字码来进行，由于二进制能够获得的数字码代表样值是有数量限制的，所以在利用二进制来表示模拟信号时，原来的模拟信号是没有限度的，所以必须对这些采样值进行适当的量化处理。通过有效的量化处理，采样值将会被进行数量上的划分，形成不同的数据区域，利用这些区域中所涵盖的数据信息，进而可以对某一数值进行采样展示。量化区域之间的大小可能并不一致，既可以相等也可以各有不同，但是行业内一般会将区域内的数据量值相等的称之为均匀量化数值，反之则称为非均匀的量化数值。为了有效地提高在无线光通信技术下的信息通信质量，一般可以利用压缩解压的方法来将原始信号进行非均匀的量化处理，如果编码位数保持不变，则可以将原来的数据信号进行放大或缩小处理。原来的信号如果越大，放大的倍数则应该降低。

A 率压缩量化阶段是指在进行非均匀量化的工作过程中，需要根据原信号数据量大小来进行适当的选择，调整数据之间的间距。能够采用的原则是当输入的信号数据量越大时，间隔量化应该逐步递增；输入的信号数据量越小时，间隔量化应该逐步递减。这样可以有效降低输入信号时造成的信噪比，提高整个数据传输过程范围。

3.2 语言解码方法

进行无线光通信中语言解码主要包括以四方面的内容：比特流的解包和纠错、参数的插值、校正增益值、脉冲整形滤波[4]。比特流的解包和纠错需要按照特定的规律对数据包进行不同的编码，不同的音频格式必须要对应不同的解码逻辑；参数的插值是指语音信号中每一帧的数据传输只能一一对应，由于每一帧的数据信息可能不止包含一个基音周期，所以需要对接收到的数据参数进行基音周期的转换和插值；校正增益效果是指为了提高语音信号的数据传输连续性，在一个基音周期内应该对前十个采样点进行校正，使得每一个采样点之间都获得相对应的线性内插值；脉冲整形滤波是指运用65 阶的FIR 滤波器建设起固定的三角脉冲，计算三角脉冲的DFT，并对DFT 值进行变换，得到滤波器系数，减轻周期性作用造成的影响。