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第1篇

1類平衡探測-正交頻分復用技術(shù)

類平衡探測-正交頻分復用技術(shù)（QBD-OFDM）結(jié)合類平衡探測編碼技術(shù)和OFDM技術(shù)[14]。OFDM信號數(shù)據(jù)被分為多個數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊有兩個符號的數(shù)據(jù)。在相同的數(shù)據(jù)塊，第二個符號中的信號是和第一個符號中的信號在運算符號上是相反的。經(jīng)過理論推導，發(fā)現(xiàn)二階互調(diào)制失真、直流電流、可以完全消除，而且接收機的靈敏度可以提高3dB，因此可以提高信噪比。我們采用QBD-OFDM技術(shù)，實現(xiàn)了可達到2.1Gb/s實際物理數(shù)據(jù)速率，并使傳輸距離達到2.5m。圖1為所提出的QBD-OFDM實驗的原理。實驗中，QBD-OFDM信號由任意波形發(fā)生器（AWG）產(chǎn)生，經(jīng)過低通濾波（LPF）、電放大器（EA）和偏置樹（BiasTee）后調(diào)制到紅綠藍發(fā)光二極管（RGB-LED）不同顏色的芯片上。經(jīng)過自由空間傳輸后，在接收端由棱鏡聚光后，用濾光片將3個波長的光分開，最后采用雪崩光電二極管（APD）探測器接收。然后進行后端的均衡與解調(diào)算法處理。結(jié)合波分復用（WDM）和類平衡探測子載波復用，很好地利用了多色LED的波分復用，提供了更多的傳輸信道。利用類平衡探測技術(shù)很好地避免了OFDM提供更多子載波時的峰均功率比（PAPR）限制，有效提升了多色LED傳輸速度，提高了系統(tǒng)誤碼率（BER）性能，同時增加了可見光通信的傳輸距離。圖2給出QBD-OFDM技術(shù)和直接探測光正交頻分復用（DDO-OFDM）技術(shù)的對比。兩個子信道帶寬為，Sub1：6.25~56.25MHz，Sub2：56.25~106.25MHz。每個子信道對應的調(diào)制階數(shù)分別為，紅光：256正交幅度調(diào)制（256QAM）和128正交幅度調(diào)制（128QAM），綠光：128QAM和64QAM，藍光：128QAM和128QAM。因此，紅光、綠光和藍光的數(shù)據(jù)速率分別為750Mb/s、650Mb/s和700Mb/s，總數(shù)據(jù)速率達到2.1Gb/s，實驗距離可以達到2.5m。在距離為0.5m時，紅綠藍3色對應的Sub1、Sub2兩個子信道的BER提升為25.6dB、31dB、30.3dB、25.8dB、21.8dB和19.3dB。當可見光通信系統(tǒng)的通信距離增加時，系統(tǒng)誤碼率會增加，這是因為距離增加導致系統(tǒng)接收到的光信號減弱，系統(tǒng)信噪比降低，誤碼率增加。繼續(xù)增加距離會使BER超過前向糾錯碼的門限，為使距離增加，就要使系統(tǒng)的傳輸速率降低。藍光LED采用QBD-OFDM和DDO-OFDM的對應的Sub1、Sub2兩個子信道的星座圖如圖2（d）的（i）、（ii）、（iii）和（iv）所示。

2無載波幅相調(diào)制技術(shù)

無載波幅度相位調(diào)制（CAP）是正交幅度調(diào)制的一個變種多階編碼調(diào)制技術(shù)，可以使用模擬或數(shù)字濾波器，實現(xiàn)靈活的子帶劃分和高階調(diào)制，減少了計算的復雜性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在數(shù)字用戶線路有著廣泛的應用。無載波幅相調(diào)制信號可以表示如下:s(t)=a(t)?fI(t)-b(t)?fQ(t)（1）這里a（t）和b（t）是I路和Q路的原始比特序列經(jīng)過編碼和上采樣之后的信號。fI(t)=g(t)cos(2πf)ct和fQ(t)=g(t)sin(2πf)ct是對應的整形濾波器的時域函數(shù)，它們形成一對希爾伯特變換對。假設傳輸信道是理想的，在接收機端兩個匹配濾波器的輸出可以表示如下：這里mI(t)=fI(-t)和mQ(t)=fQ(-t)是對應的匹配濾波器的脈沖響應。利用對應的匹配濾波器在接收端就可以解調(diào)出原始信號。我們采用了無載波幅相調(diào)制技術(shù)，結(jié)合先進預均衡與后均衡算，后均衡算法采用改進級聯(lián)多模算法（CMMA），實現(xiàn)了1.35Gb/s可見光傳輸系統(tǒng)實驗[15]。實驗原理圖和實驗裝置圖如圖3所示。圖4（a）到圖4（c）為采用改進CMMA均衡算法所測得BER和距離的關系。實驗中，每個波長上采用頻分復用技術(shù)，將不同用戶的信號分別調(diào)制到3個子載波上，每個子載波調(diào)制信號帶寬為25MHz，調(diào)制階數(shù)為64QAM，因此每個子載波的傳輸速率為150Mb/s，每個波長的傳輸速率為450Mb/s。在發(fā)射和接收的距離為30cm時，經(jīng)過波分復用后該系統(tǒng)總的傳輸速率達到1.35Gb/s。圖4（d）對比了CMMA和改進CMMA的性能，改進CMMA性能要優(yōu)于CMMA，尤其是在第3個子帶更為明顯。

3頻域均衡單載波調(diào)制技術(shù)

基于頻域均衡的單載波調(diào)制技術(shù)（SC-FDE）是基于單載波的高頻譜效率調(diào)制技術(shù)，該調(diào)制技術(shù)頻譜效率和OFDM一致，復雜度一致。可見光通信系統(tǒng)是一個非線性非常嚴重的系統(tǒng)，OFDM存在PAPR的缺點，高PAPR對于可見光系統(tǒng)是一個非常大的缺點，而SC-FDE相比于OFDM具有一定優(yōu)勢，因為SC-FDE擁有更小的PAPR，其調(diào)制/解調(diào)原理如圖5所示。SC-FDE調(diào)制技術(shù)和OFDM過程基本一致，但SC-FDE技術(shù)把IFFT變換從系統(tǒng)發(fā)射端移到了系統(tǒng)接收端。采用SC-FDE技術(shù)，使用RGB-LED波分復用技術(shù)和高階調(diào)制格式，并在頻域采用預均衡和后均衡技術(shù)，可以在LED3dB帶寬只有10MHz的條件下取得3.25Gb/s的速率[16]。如圖6（a）所示。該速率是在發(fā)射和接收距離小于1cm條件下測得，預均衡后的帶寬為125MHz，紅光和綠光都采用512QAM，藍光則采用256QAM。圖6（b）、圖6（c）和圖6（d）分別為紅綠藍3色BER與距離的關系，并給出了每種顏色光有無預均衡的性能對比。

4結(jié)束語

第2篇

為了適應網(wǎng)絡發(fā)展和傳輸流量提高的需求，傳輸系統(tǒng)供應商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯浚瑢崿F(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯浚瑢崿F(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前，以日本為代表的發(fā)達國家，在光纖傳輸方面實現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統(tǒng)，對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡方面，光網(wǎng)技術(shù)合作計劃(ONTC)、多波長光網(wǎng)絡(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成，為下一代寬帶信息網(wǎng)絡，尤其為承載未來IP業(yè)務的下一代光通信網(wǎng)絡奠定了良好的基礎。

(一)復用技術(shù)

光傳輸系統(tǒng)中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復用方式有：時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中，WDM技術(shù)比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術(shù)

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實用化的關鍵，它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm(1530～1565nm)，這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實現(xiàn)76nm的放大帶寬；(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來，可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補償技術(shù)

對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補償技術(shù)。

(四)孤子WDM傳輸技術(shù)

超大容量傳輸系統(tǒng)中，色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中，使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。

(五)光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務量的增加，業(yè)務種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務，而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務也已得到用戶青睞。這些業(yè)務不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡，用戶接人部分更是關鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求，只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了，它可與多種技術(shù)相結(jié)合，例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題，APON發(fā)展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務支持最有優(yōu)勢，又可充分利用現(xiàn)有的SDH，但是技術(shù)比較復雜，成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢，成本相對較低，但對TDM類業(yè)務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡技術(shù)。現(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng)，所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的，并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng)，而且MAC技術(shù)是點對點的連接，在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng)，還可擴展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，光纖到戶和全光網(wǎng)絡也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端，希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當，這使FITH的實用化成為可能。據(jù)報道，1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中，F(xiàn)TTH的安裝數(shù)量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實驗網(wǎng)已在武漢、成都等市開展，預計2012年前后，我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應技術(shù)的成熟與實用化，成本降低到能承受的水平時，F(xiàn)TTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但在網(wǎng)絡結(jié)點處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣撸虼苏嬲娜饩W(wǎng)絡成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網(wǎng)絡的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù)，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡的發(fā)展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡層，建立純粹的全光網(wǎng)絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別，更是理想級別。

三、結(jié)語

第3篇

論文摘要：光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中，還可以應用在電力通信控制系統(tǒng)中，進行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術(shù)的主要特征及應用。

1.光纖通信技術(shù)

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｔ诠饫w通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路，光纖之間的串繞非常小；光波在光纖中傳輸，不會因為光信號泄漏而擔心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽；光纖的芯很細，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。

光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為：(1)信號的發(fā)射；(2)信號的合波；(3)信號的傳輸和放大；(4)信號的分離；(5)信號的接收。

2.光纖通信技術(shù)的特點

(1)頻帶極寬，通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘浚貏e是現(xiàn)在的密集波分復用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)損耗低，中繼距離長。目前，商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低；若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復雜性可大大降低。

(3)抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構(gòu)成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應，光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。

(4)無串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾，而容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸，因為光信號被完善地限制在光波導結(jié)構(gòu)中，而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉(zhuǎn)彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾，同時在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

除以上特點之外，還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優(yōu)點，其不僅可以應用在通信的主干線路中，還可以應用在電力通信控制系統(tǒng)中，進行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。

3.光纖通信技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡中的應用

20世紀90年代以來，我國光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其迅速，特別是廣播電視網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)等的急速擴展，促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴大和系統(tǒng)復雜程度的增加，全網(wǎng)的管理和維護，設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用SDH＋光纖或ATM＋光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。該傳輸網(wǎng)可以采用帶有保護功能的環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，鏈路傳輸系統(tǒng)或者組成各種形式的復合網(wǎng)絡，可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節(jié)目的廣播，采用的寬帶傳輸系統(tǒng)可以將主站到地方站的所需數(shù)字，通道設置成廣播方式，同樣的電視節(jié)目在各地都可以下載，也可以通過網(wǎng)絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節(jié)目

有線電視網(wǎng)絡在全國各地已基本形成，在有線電視網(wǎng)絡現(xiàn)有的基礎上，比較容易地實現(xiàn)寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡，因此在目前的情況下，不應完全廢除現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)，而用少量的投資來完善和改造它，滿足人們的目前需要。很多地區(qū)的CATV已經(jīng)是光纖傳輸，到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現(xiàn)在建設的CATV大多是單向傳輸，上行信號不能在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)中傳送。可以通過電信網(wǎng)PSTN中語音通道或數(shù)據(jù)通道形成上行信號的傳送，也可以通過語音接入系統(tǒng)來完成。將電話接到各用戶，這樣各用戶間即可以打電話，也可以利用廣電自己的綜合信息網(wǎng)中的寬帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成廣電網(wǎng)中自己的上行信號的傳送，組成了雙向應用的Internet網(wǎng)。

現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡的容量雖然已經(jīng)很大，但還有許多應用能力在閑置，今后隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，作為經(jīng)濟發(fā)展先導的信息需求也必然不斷增長，一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡能力，推動通信網(wǎng)絡的繼續(xù)發(fā)展。因此，光纖通信技術(shù)在應用需求的推動下，一定不斷會有新的發(fā)展。

參考文獻：

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