电域正交频分复用与光纤通信技术相结合的光通信技术

【摘 要】所谓光通信，是指传输媒质为光波的通信方式。无线电波和光波共同属于电磁波，但是光波相比于无线电波波长短、频率高，由此光波具有通信容量大、传输频带宽、抗电磁干扰能力强的优点。光通信按照传输介质的不同分为有线光通信和无线光通信，按照光源特性的不同分为激光通信和和非激光通信。其中常用的光通信技术分为大气激光通信、光纤通信、蓝绿光通信、红外线通信、紫外线通信。光纤通信是一种有线通信，随着现代光通信技术的飞速发展，在单一的通信技术基础上融合了二到三种其它的先进技术，本文主要阐述将电域正交频分复用与光纤通信技术相结合的一种光通信技术。

【关键词】信息科学；光纤；光通信；光正交频分复用；通信技术

有人在上世纪30年代提出这样的观点：“总有一天光通信会取代有线和微波通信而成为通信主流”。随着现代通信技术飞速发展，光通信技术日益成熟，光通信的地位也日益凸显，甚至在欧美国家已达到战略地位。目前，光纤通信已经成为各种通信网的重要传输方式，其在信息高速公路的建设上也十分重要。以下将分别介绍电域正交频分复用技术和光纤通信技术，以及在两者相结合的情况下产生的新一代光通信技术。

1.电域正交频分复用与光纤通信技术

光纤通信技术是有线光通信技术中最为普遍、最为重要的传输技术，具有应用广、传输快、使用便捷等优点；而正交频分复用技术可以解决电磁信号在传输过程中相互干扰的问题。下面将分别介绍这两种典型技术的概念、原理及其应用。

1.1电域正交频分复用技术

正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），简称为OFDM，是多载波调制技术的一种。其基本原理是将主信道分为若干个并行的正交子信道，再通过傅立叶变换将高速的数据信号产生出一组并行的低速数据流，并且把低速数据流调制到每个子信道上传输，从而完成高速数据信号的传输。这个过程有一个突出的优点，即提高系统的频谱利用率，同时降低计算复杂性。正交频分复用技术的使用具有以下几个优势：

（1）有效补偿光纤色散。根据现代通信技术的不断发展和人们对通信技术要求的提高，光通信正朝着两个方向发展：一是大幅度提高单信道的传输速率，目前正趋近于100Gb/s；二是快速的网络动态调节能力。但是这两种要求是互相矛盾的，当单信道的传输速率达到100Gb/s的时候，传统光纤的色散补偿能力就变得昂贵和耗时。而正交频分复用技术在电子领域内的应用就恰到好处的解决了这一问题，通过在频域内的复数运算，利用此技术优良的计算性，从而方便的对光纤色散进行补偿。

（2）提升信道传输速率。2008-2009两年间，W.Shieh（澳大利亚墨尔本大学）和S.Jansen分别进行了“107Gb/s信号在单模光纤传输1000km的实验（无光色散补偿和放大的情况下）”和“12*121.9Gb/s信号在单模光纤传输1000km的实验（采用偏正复用和正交通带调制技术）”.两人主导的科学实验打破了制约数字通信高速发展的瓶颈，从而有效的提升了光通信的整体传输速率。

（3）减少信号相互干扰。由于光通信是一种以光波为载体的通信方式，其信号在传输的过程中会受到电磁波的干扰，而通过正交频分复技术则可以采用一定的技术在接收端分离正交信号，从而减少各个子信道之间的互相干扰。其原理在于：在使用正交频分复用技术的传播过程中，将单通道高速信息数据流分配到若干低速速率的子信道中，这样子信道信号带宽就小于总信道带宽，每个子信道上的衰落就趋于平坦，干扰降低；采用此种技术还可以增加子信道符号周期，减少码间干扰。而且由于分离开的每个子信道仅占原来整个信道的很小一部分，相对将容易达到信道均衡。

1.2光纤通信技术

光纤通信就是指以光导纤维作为传输介质传输信号，从而实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信就是光纤通信的简称。光纤通信是光通信的一种，属于有线通信，也可以看成是以光导纤维作为传输介质的“有线”光通信。通常光纤通信系统并不是指一根单独的光纤，通常情况下的光纤系统都是由无数光纤组成的光缆。

光纤的组成主要包括三部分，内芯是几十微米或者几微米的纤芯；中间层是包层，光信号利用纤芯和包层的不同折射率实现在纤芯的内的全反射，也就是光信号的传输；外层是图层，其主要作用就是增加光纤的韧性从而对光纤起到保护作用。光纤通信是以光为载体、以光导纤维为传输介质，把信息从一端传输到另一端的技术方式。光纤通信技术可以大致分为光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。通过不同的技术手段可达到低损耗、低色散、大容量的数据信息传输。

2.现代技术相结合的光通信技术

传统光通信技术包括大气激光通信、光纤通信、蓝绿光通信、红外线通信和紫外线通信几种。为进一步推进光通信技术的发展，紧跟目前通信的发展趋势，符合用户对现代通信的要求，将电域正交频分复用技术和光纤通信技术有机融合，从而利用两种技术的优点为用户提供服务。

对于光通信而言，结合正交频复用技术与光纤通信技术的优点，合理互补两种技术的缺点，能够实现光通信技术超高速度、超大容量、超长距离传输的效果，达到为用户群更快的传输数据、更多的输送内容、更远的服务用户的目的。

3.结语

经反复的实验论证，在光通信的传播过程中，利用电域正交频分复用技术可以有效的实现光纤色散补偿、信道传输速率提升、减少信道干扰三大优势；采用光纤通信技术可以逐步实现在更广阔的光谱范围内，低损耗、低色散的传输，是传输容量能够成千倍级甚至万倍级的增长。通过两种技术的结合，产生现代化的电域正交频分复用与光纤通信技术相结合的光通信技术。

【参考文献】

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