鄭谷寒

（鄭州大學(xué)，鄭州 450052）

1 全光信號(hào)抽樣技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

全光信號(hào)抽樣技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中通常需要使用光脈沖，電脈沖和光脈沖比較起來存在太多缺陷，在使用光脈沖時(shí)會(huì)獲得更窄的脈寬、極低時(shí)間抖動(dòng)。并且其結(jié)構(gòu)十分簡單，還具備高速，節(jié)能等特點(diǎn)，提高了高速信號(hào)全光采樣的質(zhì)量。但是在要使用全光信號(hào)抽樣技術(shù)，在低時(shí)鐘抖動(dòng)和靈敏度的相關(guān)指標(biāo)和采樣峰值相關(guān)功率指標(biāo)都有比較高的要求。

在全光信號(hào)抽樣技術(shù)中，抽樣速率和抽樣帶寬是應(yīng)該主要考慮的兩個(gè)重要指標(biāo)。因此對(duì)于相關(guān)的工作人員的職業(yè)能力會(huì)有更加嚴(yán)格的要求，才能讓全光信號(hào)抽樣技術(shù)得到更好的應(yīng)用。為了能提升全光信號(hào)抽樣技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用的效果，需要在對(duì)超寬脈沖進(jìn)行抽樣時(shí)，要制定措施來提升技術(shù)抽樣的分辨率。

2 光復(fù)用技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

在當(dāng)前的超高速光通信系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用中，光復(fù)用技術(shù)是最為常見的用來增加通信容量的技術(shù)手段。這項(xiàng)技術(shù)在我國的光線通信的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。如果將光復(fù)用技術(shù)詳細(xì)劃分，大概可以分為光碼分復(fù)用技術(shù)、副載波復(fù)用技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)和光時(shí)分復(fù)用技術(shù)四種，其中，光時(shí)和光波的復(fù)用技術(shù)是業(yè)內(nèi)被運(yùn)用最廣泛的兩種，光時(shí)復(fù)用技術(shù)其實(shí)就是把服用信道一一劃分成很多時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙由于相關(guān)的基帶數(shù)據(jù)光脈沖流相對(duì)應(yīng)，通過多個(gè)基帶信息服用轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚俟鈹?shù)據(jù)流完成傳輸動(dòng)作。光時(shí)復(fù)用技術(shù)在相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)用中，所有與相關(guān)信號(hào)具有一定聯(lián)系的電子都在基帶速率下工作，所以就能對(duì)傳輸速率容量方面的限制因素進(jìn)行打破，完美解決了該方面的技術(shù)難題。因?yàn)楣馐菑?fù)用技術(shù)具有操作簡單、兼容性強(qiáng)、應(yīng)用單一波長等多種特點(diǎn)性能，所以在實(shí)際應(yīng)用中得到很大的推廣。

3 自適應(yīng)濾波器在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 自適應(yīng)濾波器原理。濾波器可以根據(jù)光纖系統(tǒng)的先驗(yàn)信息來選擇自身的結(jié)構(gòu)、算法、以及性能評(píng)估。當(dāng)環(huán)境信號(hào)不產(chǎn)生變化，自適應(yīng)濾波器能夠調(diào)整自身的系數(shù)達(dá)到最優(yōu)化，一般自適應(yīng)濾波器是會(huì)根據(jù)條件的變化而進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。如果信道有一定的變化性，例如PMD，自適應(yīng)濾波器會(huì)根據(jù)相應(yīng)的信道變化在短時(shí)間進(jìn)行重新計(jì)算，以達(dá)到對(duì)濾波器系數(shù)的調(diào)整。在光通信系統(tǒng)中通常采用的是線性濾波器，并且自適應(yīng)濾波器在系統(tǒng)中的各個(gè)地方都可使用，像連續(xù)信道和離散信道等地方均可。濾波器的輸出相當(dāng)于對(duì)各種延遲信號(hào)進(jìn)行整合后進(jìn)行優(yōu)化得到的一個(gè)系數(shù)，通過有關(guān)的函數(shù)來計(jì)算濾波器系數(shù)。計(jì)算濾波器中最常見的兩個(gè)算法是LMS算法，RLS算法等。一般運(yùn)用Wiener-Hopf的計(jì)算方法對(duì)最小均方誤差濾波器的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而且能夠根據(jù)相關(guān)的梯度優(yōu)化達(dá)到自適應(yīng)估計(jì)效果；LS的權(quán)值，可以通過對(duì)相關(guān)矩陣的遞歸輸入進(jìn)行計(jì)算得到。最小均方（LMS）算法，利用統(tǒng)計(jì)的瞬時(shí)估計(jì)，這種算法被應(yīng)用在當(dāng)前大部分的自適應(yīng)濾波器中。

3.2 自適應(yīng)濾波器的性能。在本文中主要是以一階PDM信道脈沖響應(yīng)為例：

在上式中，γ指的是兩個(gè)極化狀態(tài)信號(hào)強(qiáng)度的比值，t指的是不同的組延遲（DGD）。那么該模型的PMD信道的頻率響應(yīng)可以表示為

信道空頻譜還具有進(jìn)行對(duì)信號(hào)的檢測作用，就是常說的均衡器的輸入。高PMD失真會(huì)使光纖傳輸?shù)拇嬖谝欢ǖ穆?lián)系，在一定程度上會(huì)減少梯度下降類型中最小化模式的收縮速度，例如LMS就是這樣。另外，在使用光纖通信時(shí)，一般不會(huì)對(duì)雙極信號(hào)的傳輸格式進(jìn)行使用，所以，傳輸信號(hào)的均值不會(huì)是零。事實(shí)證明在對(duì)信號(hào)特征值進(jìn)行增加的同時(shí)，最優(yōu)最小化MSE系數(shù)會(huì)引入偏差估計(jì)。要想對(duì)輸入信號(hào)的條件進(jìn)行改善，并且對(duì)濾波器系數(shù)梯度的下降估計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，必須在均衡器對(duì)信號(hào)處理之前講它的均值減去。

自適應(yīng)濾波器的相關(guān)性能會(huì)受到調(diào)制模式和接受濾波器的影響極大。在使用NRZ時(shí)，也就是不歸零脈沖，會(huì)導(dǎo)致PMD失真并且引入很大的ISI。在運(yùn)用RZ也就是歸零脈沖時(shí)，ISI在通常情況下是有限的（除非它具有很大的占空比）。一般情況下，自適應(yīng)濾波器是通過輸出端來完成對(duì)ISI系數(shù)的優(yōu)化過程，所以NRZ不歸零脈沖信號(hào)會(huì)更加的有效，另外歸零信號(hào)RZ常常會(huì)對(duì)分?jǐn)?shù)間距樣本有需求，需要將處理分開到光域和電子域，尤其是在較窄的脈沖情況下更為明顯。并且需要重點(diǎn)提到的是，在典型的接收濾波器中的寬帶會(huì)遠(yuǎn)小于一般信號(hào)的頻譜，所以會(huì)造成較多的ISI被引入，特別是在應(yīng)用不歸零信號(hào)（NRZ）的情況下。所以我們?cè)趯?duì)接收機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮在噪聲ISI的作用關(guān)系。

另外，ISI是均衡器在優(yōu)化時(shí)最大的依賴，所以均衡器的性能會(huì)受到ISI的影響，也就是有可能產(chǎn)生的噪聲，所以在特定情況下，可以說噪聲可以對(duì)濾波器的性能進(jìn)行改善，例如，對(duì)輸入信號(hào)的相關(guān)條件進(jìn)行改進(jìn)和改善?？偠灾?，自適應(yīng)濾波器目前在光纖通信中已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，假使是出現(xiàn)信道失真的情況下，自適應(yīng)濾波器也可以加快信息的傳輸速率。