无线光通信的关键技术研究

【摘要】随着高科技的快速发展，无线光通信集无线通信与光通信的各种特点，不断地涌入了我国无线通信工具产业，已成了我国无线通信产业的骨干技术，对人们生活以及国家的无线通信领域带来了极大的便利。本文首先介绍无线光通信技术，探析无线光通信技术的概念和基本原理，其次，探究无线光通信技术的相关应用，再次研究与无线光通信相关的关键技术并探讨数字滤波技术、多接受技术等关键技术的设计以及信道编码技术的介绍，总之，对无线光通信的关键技术进行深入的研究。

【关键词】无线光通信相关应用关键技术

一、无线光通信技术的介绍

（1）无线光通信技术的概念。无线光通信技术是集无线通信和光纤通信两者特点的一种新兴技术，近十年来，无线光通信技术在我国相关领域内发展的很快，并且获取了明显的成绩，对国内外无线光通信产业的发展意义重大。无线光通信技术的英文名为Free Space Optical Communication，可以简称为FSO，把英文名直接翻译，就可以知道“自由空间光通信”的意思，所以，无线光通信技术又可以称为自由空间光通信。无线光通信技术作为无线通信和光纤通信融合的产物，其相关研究领域重视其低辐射、抗干扰和高宽带等特点，在研究过程中把它的这些特点体现出来，从而确定了无线光通信产业将来的研究方向。（2）无线光通信技术的基本工作原理。无线光通信技术，即自由空间光通信技术的工作原理是利用光波作为载体，通过大气传输无线通信信号的一种无线通信方式，其辐射强度较低，对外界的干扰有一定的抵抗力，而且其包含的宽带范围很广，是现代高科技发展的典型例子。无线光通信系统的信息传输以光波作为载体，所以其每一节点都要安装光发射机和光接收机，这样才能完成以大气作为传输煤质的无线光通信的全过程。由于无线光通信系统存在光发射机和光接收机，结合光波分重复利用的技术，无线光通信系统才能够实现双方向的通信。光发射机是一个由很多部分构成的大系统，无线光通信的传输要求光发射机具备激光器、调制器以及编码器等部分，而且对无线光通信传输煤质的大气也有要求，必须是无遮挡的大气信道才能发送信号。与光发射机对应的光接收机包括的系统部分不同于光发射机，一般由光检测器、译码器和解调器等部分构成，光接收机的工作过程与光发射系统的工作过程正好相反。

二、无线光通信的相关应用

（1）无线光通信在骨干网的应用。无线光通信技术具有上文中提到的抗干扰、低辐射和高宽带等一系列独特的优点，把它具有适合运用在骨干网系统中运用，无线光通信丰富的频谱资源，使得骨干网的传输过程变得简易，可以节省建设成本，解决骨干网传输过程的常见问题，又节省建设所用的时间，对骨干网的健康运行带来极大的保证。骨干网运用无线光通信技术的原因就在于，无线光通信技术具有高宽带和抗干扰等优点，总之，骨干网利用无线光通信技术的高宽带和抗干扰等特点来减少建设成本，对企业创造更大的经济利益。（2）无线光通信在网络通信中的应用。无线光通信是无线通信和光纤通信的相互结合，在互联网领域中使用无线光通信技术，能够发挥其独特的特点，给网络运营商带来很大的经济效益。因为，无线光通信技术在网络通信中的应用主要体现在光纤网络的备份，网络光线的备份是指网络运营商为了确保网络通信的可靠性和稳定性而铺设的两条线路中的一条，这个一条备份冗余线路是利用无线光通信技术的特点，减少网络运营商的建设成本，从而提高经济效益和社会效益。（3）无线光通信在局域网及特殊环境中的应用。企业和学校等单位的局域网的建设和受灾区、野外工作区域等特殊的工作环境中利用无线光通信技术，同样节省建设成本、省时省力，使得信号的传输容量和传输速率得到提升的机会。

三、无线光通信常见的几项关键技术

1、无线光通信中的数字平滑滤波器。虽然无线光通信技术本身具有抗干扰等独特的优点，但是传输过程中的众多噪声直接影响有用信号的正常传输到接收机的过程，大大降低有用信号的正确传输。利用无线光通信技术的信息传输过程需要一个安静的环境，像自然背景噪声、电路中的热噪声和器件的开关噪声都会影响到信号传输，如果再不排除这些噪声的干扰，就会很大程度上降低无线光信号的传输质量。对此，无线光通信产业采取了数字平滑滤波器的技术，主要针对信息传输过程中的众多噪声，从而保证有用信号的传输的质量。

（1）数字平滑滤波器的设计。为了排除无线光通信过程中自然背景噪声等众多噪声的影响，特意设计出了由A/D采样电路和数字滤波器两部分构成的数字平滑滤波器，对由探测器发出的信号进行过频采样并量化，再把信号送入数字平滑滤波器进行处理，基本上达到排除噪声对信号传输的影响。（2）数字平滑滤波器的均值滤波。均值滤波是指数字平滑滤波器的工作原理，数字平滑滤波器对被A/D采样电路量化好的模拟信号值进行计算，算出某一区段的平均值，把整个区段的模拟信号都进行平均值的计算操作，然后再把每一个区段的平均值加权作为均值滤波器的输出值。一般情况下通过分组计算平均值或者滑动求平均法计算出均值滤波器的输出值，从而滤出有用信号，达到降低噪声影响的目标。

2、多接受技术。多接受技术是无线光通信的关键技术之一，在现代的大部分移动通信系统中得到广泛地应用，受到了我国通信产业的青睐，这种技术在国内外很有发展前途。多接受技术顾名思义就是分集接收，是指通过合并技术对若干个不相关的信号合为一路信号输出的技术。本文下面具体介绍分集合并技术的三种不同方式以及多接受系统的设计思路：

（1）分集合并的方式：多接受技术，即分集合并技术的分集合并方式有等增益合并、最大比值合并和选择式合并等三种类型，这三种分集合并方式的性能和实现难度都不同，例如，等增益合并的方式性能一般，实现较容易，虽然最大比值合并的实现有难度，但是其性能最好，而选择式合并的实现较简单，但是性能最差。最大比值合并，等增益合并，选择式合并。（2）多接收系统设计。多接受系统的设计是为了降低大气信道对信号产生的随机影响，在无线光通信系统的接收机上安装探测器，而且尽量使用很多个信号探测器，对无线光信号进行探测，然后把探测出来的多路信号单独放大，通过A/D采样电路采样量化，再通过A/D采样电路的转换，最后进行数字平滑滤波和分集接收器的合并处理，最终得到合并信号。

3、信道编码技术。信道编码技术是指在无线光通信系统中，在等待发送的信息码元的基础上，还增加一些码元的技术，在信号传输过程中具有发现错误和修正错误的功能。为了提高无线光通信信号传输的可靠性，利用某种算术的编码规则，在接收端增加一些监督码元或校验码元，对等待发送的信息进行解码，从而检查并修正码元出现的错误。

结语：无线光通信与人们的生活息息相关，因为，在科技快速发达的当今社会，无线光通信技术已经广泛深入到了人们的生活，给人们带来了很多的便利。根据上文内容无线光通信技术具有很多优点，已经在第三代和第四代通信工具中广泛应用，促进国内外通信产业的快速发展，几项关键技术的研究体现出其广阔的发展前景。

参考文献

[1]刘义乐.无线光通信关键技术研究[D].北京邮电大学. 2013（01）

[2]周雪芹，廖力.无线光通信的应用及关键技术研究[J].信息通信. 2013（06）

[3]王光辉，许国良，邢建斌，丁涛，张旭苹.无线光通信的关键技术研究[J].光通信技术. 2011（05）