时间：2022-12-11 02:11:18
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[摘要]光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行论述。
一、光纤通信的概况
1966年，美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的重视。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB／km的光纤，光纤通信时代由此开始。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。
光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。
二、光纤通信技术发展的现状
(一)波分复用技术。波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。
(二)光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。
三、光纤通信技术的发展趋势
近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。
(一)向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。
(二)向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是：1．可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；2．在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本：3．与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；4．利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。
(三)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：1．实现超大容量光网络；2．实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；3．实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；4．实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；5．实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。
关键词：光波分复用（WDM）；光载波；光纤
一、光波分复用（WDM）技术
光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。
二、WDM系统的基本构成
WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。
三、双纤单向WDM系统的组成
以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。
1.光发射机
光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。
2.光中继放大器
经过长距离（80~120km）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。
3.光接收机
在接收端，光前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。
4.光监控信道
光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为λs（1550nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出λs（1550nm）波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
5.网络管理系统
网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
四、光波分复用器和解复用器
在整个WDM系统中，光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，其性能的优劣对系统的传输质量具有决定性作用。将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为复用器；反之，将同一传输光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为解复用器。从原理上说，该器件是互易（双向可逆）的，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用，就是复用器。光波分复用器性能指标主要有接入损耗和串扰，要求损耗及频偏要小，接入损耗要小于1.0~2.5db，信道间的串扰小，隔离度大，不同波长信号间影响小。在目前实际应用的WDM系统中，主要有光栅型光波分复用器和介质膜滤波器型光波分复用器。
1.光栅型光波分复用器
闪耀光栅是在一块能够透射或反射的平面上刻划平等且等距的槽痕，其刻槽具有小阶梯似的形状。当含有多波长的光信号通过光栅产生衍射时，不同波长成分的光信号将以不同的角度射出。当光纤中的光信号经透镜以平行光束射向闪耀光栅时，由于光栅的衍射作用，不同波长的光信号以方向略有差异的各种平行光返回透镜传输，再经透镜聚焦后，以一定规律分别注入输出光纤，从而将不同波长的光信号分别以不同的光纤传输，达到解复用的目的。根据互易原理，将光波分复用输入和输出互换即可达到复用的目的。
2.介质膜滤波器型光波分复用器
目前WDM系统工作在1550nm波长区段内，用8，16或更多个波长，在一对光纤上（也可用单光纤）构成光通信系统。其波长与光纤损耗的关系见图4。每个波长之间为1.6nm、0.8nm或更窄的间隔，对应200GHz、100GHz或更窄的带宽。
五、WDM技术的主要特点
1.充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本，具有很大的应用价值和经济价值。
2.由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种信号的综合和分离，实现多媒体信号混合传输。
3.由于许多通信都采用全双式方式，因此采用WDM技术可节省大量线路投资。
4.根据需要，WDM技术可以有很多应用形式，如长途干线网、广播式分配网络，多路多地局域网等，因此对网络应用十分重要。
关键词：光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试
1光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。
2光纤通信技术的特点
2.1频带极宽，通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的；如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性，而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强，它不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用，而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，保密性强。除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点，光纤的应用范围越来越广。
3不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的，所以客户信号一般是TDM的连续码流，如PDH、SDH等。伴随着科技的进步，特别是计算机网络技术的发展，传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同，它具有不确定性，因此传送这种信号，是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH，从155Mb/s发展到lOGb/s，近来，4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的，如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功，目前还在为其制定相应的标准。此外，科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来，互联网业发展迅速，IP业务也随之火爆。研究表明，随着IP业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生，为人们的使用带来更多的方便。综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。
4光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施，是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准，并且减少故障因素。
4.2现场测试标准目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。①光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统，它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。②光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的，不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输，它不会受到磁场等外界因素的干扰，所以对它的测试不同于对普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中，虽然光纤的种类很多，但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响，因此在安装时不需测试，而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具①光源：目前的光源主要有LED（发光二极管）光源和激光光源两种。②光功率计：光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表，只不过万用表测量的是电子，而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，组成光损失测试器，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。③光时域反射计：OTDR根据光的后向散射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说，光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计（TDR），只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射，而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象，是由于光子在光纤中发生反射所引起的。
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
参考文献：
[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).
[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).
摘要：当激光波束通过大气湍流时，大气湍流效应造成了光束漂移、强度起伏，光束扩展和像点抖动等现象，导致相干性退化削弱激光通信的质量，从而破坏了激光的相干性。文章介绍了大气湍流的形成及基本特性，对强度起伏、光束漂移及扩展与到达角起伏进行了分析，并通过研究分析穿过大气湍流后激光波束的变化特征，将会对无线光通信的发展具有十分重要的实际意义。
关键词:大气湍流光束漂移光束扩展强度起伏到达角起伏
关键词:大气湍流光束漂移光束扩展强度起伏到达角起伏
自激光问世以来，具有保密性好，抗干扰能力强，信息容量大，传输率高，系统尺寸小，重量轻，建造和维护经费低，无需频率许可证等优点。在通信、雷达、测距、遥感和检测等方面的大量应用有力地促进了无线光通信等方面的研究。达、测距、遥感和检测等方面的大量应用有力地促进了无线光通信等方面的研究。
同时，激光特有的高强度、高单色性、高相干性和高方向性诸多特性，使它成为空间通信最理想的载体，因为它增益更高、速度更快、抗干扰性更强和保密性更好，同时容量更大、波束更窄。然而，在许多使用激光工作的系统，其性能会受到大气的影响，激光的传输介质包含了长距离的大气，如自由空间光通信、激光雷达、激光测距等，其中湍流效应是对激光大气传输影响最大的因素之一。由于大气湍流引入的相位扰动，光束会产生展宽和漂移，光场的时－空相干性受到干扰甚至破坏；由于大气湍流的存在，当激光穿过其中时，会产生闪烁现象，光场强度分布也会发生起伏，大气折射率会发生微小的起伏。这些效应会削弱光束质量，本文具体分析了随机大气信道湍流效应的各种影响因素，为避免影响自由空间光通信系统、激光雷达系统、激光测距系统的性能，提出了一些具有实用价值的建议，将会对提高大气光学系统的性能有实际的意义。
同时，激光特有的高强度、高单色性、高相干性和高方向性诸多特性，使它成为空间通信最理想的载体，因为它增益更高、速度更快、抗干扰性更强和保密性更好，同时容量更大、波束更窄。然而，在许多使用激光工作的系统，其性能会受到大气的影响，激光的传输介质包含了长距离的大气，如自由空间光通信、激光雷达、激光测距等，其中湍流效应是对激光大气传输影响最大的因素之一。由于大气湍流引入的相位扰动，光束会产生展宽和漂移，光场的时－空相干性受到干扰甚至破坏；由于大气湍流的存在，当激光穿过其中时，会产生闪烁现象，光场强度分布也会发生起伏，大气折射率会发生微小的起伏。这些效应会削弱光束质量，本文具体分析了随机大气信道湍流效应的各种影响因素，为避免影响自由空间光通信系统、激光雷达系统、激光测距系统的性能，提出了一些具有实用价值的建议，将会对提高大气光学系统的性能有实际的意义。
1 大气湍流效应
1 大气湍流效应
大气温度的随机变化引起大气密度的随机变化，人类活动和太阳辐照等因素将引起大气微小温度的随机变化，从而形成大气的湍流，它是大气折射率导致的随机变化。这些变化使湍流大气中传输光束的波前也将作随机起伏，它们的变化的累积效应导致折射率轮廓的明显不均匀性，由此引起光束漂移和扩展，强度起伏和像点抖动等一系列光传输的大气湍流效应。我们通常把折射率场的变化主要是由温度起伏引起的湍流称为光学湍流，量度这种折射率起伏强度的量，称为大气折射率结构常数C■■，它在均匀各向同性湍流的下定义为：
大气温度的随机变化引起大气密度的随机变化，人类活动和太阳辐照等因素将引起大气微小温度的随机变化，从而形成大气的湍流，它是大气折射率导致的随机变化。这些变化使湍流大气中传输光束的波前也将作随机起伏，它们的变化的累积效应导致折射率轮廓的明显不均匀性，由此引起光束漂移和扩展，强度起伏和像点抖动等一系列光传输的大气湍流效应。我们通常把折射率场的变化主要是由温度起伏引起的湍流称为光学湍流，量度这种折射率起伏强度的量，称为大气折射率结构常数C■■，它在均匀各向同性湍流的下定义为：
C■■=r-2/3 l0
C■■=r-2/3 l0
式中n是大气折射率■和■是位置矢量，r是矢量■的大小，l0和L0分别是湍流的内尺度和外尺度。一般地，对于可见光和近红外波段，大气折射率的起伏主要是由于温度的不均匀性（温度起伏）引起的，温度结构常数C■■的定义与（1）式相似：
式中n是大气折射率■和■是位置矢量，r是矢量■的大小，l0和L0分别是湍流的内尺度和外尺度。一般地，对于可见光和近红外波段，大气折射率的起伏主要是由于温度的不均匀性（温度起伏）引起的，温度结构常数C■■的定义与（1）式相似：
C■■r-2/3 l0
C■■r-2/3 l0
2 大气湍流对光通信系统传输的影响
2 大气湍流对光通信系统传输的影响
激光束通过有湍流的大气传输时，其强度、相位和传输方向会受到扰动而出现相应的随机变化，变化情况与激光束宽和湍流尺度的相对大小相关。大气湍流效应造成了光束漂移、强度起伏，光束扩展和像点抖动等现象，从而破坏了激光的相干性，导致相干性退化削弱激光通信的质量。
激光束通过有湍流的大气传输时，其强度、相位和传输方向会受到扰动而出现相应的随机变化，变化情况与激光束宽和湍流尺度的相对大小相关。大气湍流效应造成了光束漂移、强度起伏，光束扩展和像点抖动等现象，从而破坏了激光的相干性，导致相干性退化削弱激光通信的质量。
2.1 光束漂移和扩展
2.1 光束漂移和扩展
由于大气湍流的干扰，当波束在湍流大气中传播时，有限束宽激光在湍流大气中传输时光束会出现扩展和漂移。当观察时间很短时，这两种效应基本上是独立的。当观察时间较长时，扩展了的光束实际上包括了漂移的影响，称为长期扩展，所以当谈到湍流大气中传输光束扩展时我们要区分短期和长期光束扩展。通常称为短期平均光斑半径，为长期平均光斑半径，为平均束漂移量，三者的关系表示为： “短期”和“长期”的时间判据是Δt=D/v。D是光的直径，v是横向风速。当观察时间远小于Δt时，则得短期观察效果，而当观察时间远大于Δt时，则得长期观察效果。Δt的量级在0.05秒左右。通常情况下大气湍流造成的光束扩展可以比光束自身的衍射极限大到2到3个数量级，从而使通过随机大气传输的激光光强降低。传输光束的漂移和扩展现象体现了对传输光束成像的所形成接收光斑的空间位置的时间变化情况。它比较全面的反映了湍流对光传输的影响程度。
由于大气湍流的干扰，当波束在湍流大气中传播时，有限束宽激光在湍流大气中传输时光束会出现扩展和漂移。当观察时间很短时，这两种效应基本上是独立的。当观察时间较长时，扩展了的光束实际上包括了漂移的影响，称为长期扩展，所以当谈到湍流大气中传输光束扩展时我们要区分短期和长期光束扩展。通常称为短期平均光斑半径，为长期平均光斑半径，为平均束漂移量，三者的关系表示为： “短期”和“长期”的时间判据是Δt=D/v。D是光的直径，v是横向风速。当观察时间远小于Δt时，则得短期观察效果，而当观察时间远大于Δt时，则得长期观察效果。Δt的量级在0.05秒左右。通常情况下大气湍流造成的光束扩展可以比光束自身的衍射极限大到2到3个数量级，从而使通过随机大气传输的激光光强降低。传输光束的漂移和扩展现象体现了对传输光束成像的所形成接收光斑的空间位置的时间变化情况。它比较全面的反映了湍流对光传输的影响程度。
2.2 强度起伏和大气闪烁
2.2 强度起伏和大气闪烁
激光通信在湍流大气中传输时由于折射率的起伏使其散射强度会发生起伏，即出现所谓的闪烁现象。大气闪烁效应实际上就是通常情况下，当光束直径比湍流尺度大很多时，光束截面内包含多个湍流旋涡，每个旋涡各自对照射其上的那部分光束独立散射和衍射，使光束的强度和相位在空间和时间上出现随机分布，相干性退化，光束面积扩大，引起接收端的光强起伏和衰减。大气湍流使信号变得不易把握，对光通信系统的稳定通信造成很高误码率通信质量下降。
激光通信在湍流大气中传输时由于折射率的起伏使其散射强度会发生起伏，即出现所谓的闪烁现象。大气闪烁效应实际上就是通常情况下，当光束直径比湍流尺度大很多时，光束截面内包含多个湍流旋涡，每个旋涡各自对照射其上的那部分光束独立散射和衍射，使光束的强度和相位在空间和时间上出现随机分布，相干性退化，光束面积扩大，引起接收端的光强起伏和衰减。大气湍流使信号变得不易把握，对光通信系统的稳定通信造成很高误码率通信质量下降。
2.3 到达角起伏
2.3 到达角起伏
激光在湍流大气中传播时由于光束截面内不同部分的大气折射率的起伏，在均匀介质中传播具有均匀波前，这将导致光束波前的不同部位具有不同的相移，这种相位形变导致光束波前到达角起伏，相移导致随机起伏形状的等相位面，从而也导致望远镜中像点抖动。
激光在湍流大气中传播时由于光束截面内不同部分的大气折射率的起伏，在均匀介质中传播具有均匀波前，这将导致光束波前的不同部位具有不同的相移，这种相位形变导致光束波前到达角起伏，相移导致随机起伏形状的等相位面，从而也导致望远镜中像点抖动。
3 结束语
3 结束语
本文通过分析穿过大气湍流后激光波束的变化特征及在某些条件下的大气信道特征，将会对无线光通信的发展具有十分重要的实际意义。大气湍流效应造成了光束漂移、强度起伏，光束扩展和像点抖动等现象，从而破坏了激光的相干性，导致相干性退化削弱激光通信的质量。通过对大气湍流对光通信系统影响的研究，有助于我们了解激光通过大气信道传输时所产生变化的特征，以便对激光通信系大气中传输的设计中寻找到合理的措施来降低或缓解其影响。激光束通过有湍流的大气传输时，会发生变化，变化情况与激光束宽和湍流尺度的相对大小相关，其强度、相位和传输方向会受到扰动而出现相应的随机变化。
本文通过分析穿过大气湍流后激光波束的变化特征及在某些条件下的大气信道特征，将会对无线光通信的发展具有十分重要的实际意义。大气湍流效应造成了光束漂移、强度起伏，光束扩展和像点抖动等现象，从而破坏了激光的相干性，导致相干性退化削弱激光通信的质量。通过对大气湍流对光通信系统影响的研究，有助于我们了解激光通过大气信道传输时所产生变化的特征，以便对激光通信系大气中传输的设计中寻找到合理的措施来降低或缓解其影响。激光束通过有湍流的大气传输时，会发生变化，变化情况与激光束宽和湍流尺度的相对大小相关，其强度、相位和传输方向会受到扰动而出现相应的随机变化。
参考文献：
参考文献：
[1]俞宽新，江铁良，赵启大等.激光原理与激光技术[M]，北京: 北京工业大学出版社，2003.
[1]俞宽新，江铁良，赵启大等.激光原理与激光技术[M]，北京: 北京工业大学出版社，2003.
[2]鉴佃军.无线光通信系统的大气信道特性研究，西安电子科技大学硕士学位论文.2008.
[2]鉴佃军.无线光通信系统的大气信道特性研究，西安电子科技大学硕士学位论文.2008.
[3]马保科，湍流大气中（光）波束传播的相关问题研究，西安电子科技大学硕士学位论文.2008.
[3]马保科，湍流大气中（光）波束传播的相关问题研究，西安电子科技大学硕士学位论文.2008.
[4]李晓峰.星地激光通信链路的原理与技术.北京: 国防工业出版社.2007.
[4]李晓峰.星地激光通信链路的原理与技术.北京: 国防工业出版社.2007.
[5]黄永平，赵光普.激光通信在大气湍流中的传输.大众科技，2009.(4).
【关键词】 快速傅里叶变换 Matlab 时频域分析
一、引言
与普通光源相比，可见光LED有能量损耗低、高亮度、高可靠性和寿命长等许多优点，可见光LED还因其高速调制特性已被应用在可见光通信中（visible light communication，VLC），相比于射频无线通信技术，VLC技术有无需申请频带、无电磁干扰、发射功率高、安全性好和造价低等优点。
目前VLC技术已成为国内外研究的热点，研究过程中，对可见光通信信号的研究与分析是必不可少的。信号的分析分为时域分析和频域分析两个方面。时域分析是以时间为自变量描述物理量的变化的过程，是信号最基本、最直观的表达形式，也是真实世界惟一实际存在的域，因而在时域上对信号进行分析必不可少。频域分析的目的是把复杂的时间历程波形，经过傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量来研究，得到动态信号中的各个频率成分和频率分布范围，求出各个频率成分的幅值分布和能量分布，从而给出主要幅度和能量分布的频率值，进而可以对信号的信息作定量解释。本文主要研究可见光通信信号的时域和频域分析算法及硬件实现，并对所设计的信号分析仪进行实验和仿真对比。
二、信号分析仪的设计
LED是单色光源，不能产生包含所有可见光谱的白色光。现在普遍使用的白色LED利用蓝光LED激发荧光粉形成白光。
分析仪采用脉冲形式的波形作为传输信号，用脉冲重复周期为250ns，脉冲宽度为20ns的信号进行时域脉冲响应分析时，接收端的的脉冲宽度为77ns。经过VLC信道后，脉冲被展宽非常明显。
考虑到经过VLC信道后脉冲被展宽，会在信号速率很高时产生码间干扰等因素，对可见光通信信号分析仪设定了参数指标要求：支持测试波段：380nm～780nm，支持VLC信号频率：0Hz～200KHz，数据分析刷新速度≥1次/s.
三、快速傅里叶变换
设定被采样信号的频率为10KHz、占空比为50%的方波信号，为了不失真地恢复模拟信号，由香农采样定理可知，采样频率需大于信号频率的两倍，设定信号分析仪的采样率为45KHz。
信号频率和采样频率关系式为：Fn=（n-1）*Fs/N
其中Fn为某点n的频率，Fs为采样频率，N为采样点数。为了保证精度并使得计算方便，设定每次采样的采样点数为1024。
在进行时域分析时，采样1024个点，采样值存到数据类型为int型、长度为1024的AD_Buffer[]数组中，计算1024个点的平均值作为时域显示的触发电平（AD_Level）。同时满足下面三个条件的点i作为触发点：
板载液晶屏为800*480的分辨率，进行横屏显示时，由于像素点个数的限制，在液晶屏上显示从点i开始的连续635个像素点组成的波形图。
进行频域分析时，首先对1024个采样点进行快速傅里叶变换，然后把各频率点所对应的模值存储到数组中。用635个像素点对1024个采样点进行频域显示，为了更为直观的显示信号的频谱特性，采用柱形图的方式进行显示。这里设S为每个数据显示占用的像素个数，L为可用像素点数，为635个，需要显示的频谱个数D=S/L，那么：Output[j]=
其中Output[j]为得到的要显示的幅值，j，P为需要求平均的个数，P=H/D。快速傅立叶变换结果具有对称性，只需使用前半部分的变换结果，也就是小于采样频率一半的结果，取H=512。Output值的柱状显示即为信号的频域显示。
四、仿真和实验
被采样信号是频率为10KHz、占空比为50%的方波信号。通过可见光通信信号分析仪对信号进行采样，并通过串口调试助手传输采样数据到matlab，顺序取1024个数据中的300个绘制成时域波形图，如图1所示。
图1中信号时域显示的数据来自于可见光通信信号分析仪，在可见光通信信号分析仪上的时域图形和matlab所绘制的是一致的。
调用matlab中的快速傅里叶变换函数对串口调试助手传输的1024个数据做FFT变换，变换结果如图2所示。理论上10KHz方波的FFT变换的频率分布应该只有10KHz、30KHz、50KHz等谱线，由于频谱混叠现象的存在，图2中出现频率为5KHz、15KHz、25KHz等谱线。实验的采样率为45KHz，10KHz方波信号的3次谐波频率为30KHz，5次谐波频率为50KHz，由奈奎斯特定理可知，采样频率必须为信号最高频率的两倍以上，否则会出现频谱混叠现象，而理论上，方波的谐波次数是无限的，这里考虑到该实验只是作为验证性实验，目的是和可见光通信信号分析仪的频谱显示做对比，所以暂不考虑谐波的影响。
利用串口调试助手，直接将通过可见光通信信号分析仪进行FFT变换后的1024个数据在matlab上进行绘图显示，考虑到液晶屏的像素点有限，为了清晰显示FFT变化的结果，在可见光通信信号分析仪上对采样信号经过FFT变化后的幅值做了*处理，如图3所示。与图2比较可以看到，可见光通信信号分析仪的频域信号显示和matlab仿真结果基本一致，略有差异是由于stm32f407的数据处理精度和matlab的处理精度不一致造成。
五、结论
通过上述分析，可以看出采用本文提出的算法能够实现可见光信号的时域和频域分析，在对可见光信号进行直观显示的同时还可以做信息的定量分析，而且该算法对硬件要求不高，易于实现，有利于在小型集成设备上实现可见光信号的时频域分析和显示，方便可见光通信的研究。
参 考 文 献
[1]NAKAMURA S Present performance of InGaN based blue/green/yellow LEDs 1997（04）
关键词：卡塞格伦光学天线 光束 热变形
中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0028-02
空间光通信的快速发展，带动了光学天线系统设计技术的进步。光学天线系统作为空间光通信设备，具有自身的优势：体积小，重量轻、功耗低、频带宽、通信容量大，等等。卡塞格伦光学天线作为光学发射和接收天线，其突出的优点有[1]：（1）口径可以做得较大，不产生色差且可用波段范围较宽；（2）采用非球面镜后，有较大的消像差能力；（3）可以做到收发合一。但环境的变化对天线系统的性能会产生较大的影响。本文对一种典型的卡塞格伦光学天线的镜体进行了热变形仿真，并利用了光学仿真软件CODE-V分析了热变形对传输光束传输质量的影响。
1 天线镜体的热变形对光束传输的影响
1.1 镜体的热变形分析
我们知道，当镜子的表面和内部存在温差时，由于玻璃的导热率低，内外部温差产生的应力能使镜体变形并改变其表面的曲率半径，尤其是靠近外部的区域，会出现所谓的“塌边”或“翘边”的现象，这一温度效应称为“边缘效应”[2]。根据热弹性力学理论，镜体由于温度的改变而产生的形变，主要由三部分组成：镜体材料温度升高而产生的自由热膨胀、边界固定后不能自由膨胀而引起的和材料的泊松比有关的形变、热应力而产生的形变[3]。
为了形象地描述镜体的热形变，该文利用ANSYS软件仿真图[4]，以常温（20 oC）为起始温度、压圈法固定镜体为例，分析了镜体随温度的升高而发生的形变。图1、图2、图3分别表示温度为100 oC时镜体在X、Y、Z方向的位移。从图中可以看出，升温时，天线系统的反射镜面向外鼓起。镜体在轴向方向（Z方向）的变化，对光束的传输影响最大，当温度变化为100 oC时，轴向方向（Z方向）的变形量为0.6 ?m。而当温度降低时，天线系统的反射镜面向内凹陷。由此表明，温度的变化对镜体的形变影响还是比较大的。
1.2 镜体的热变形对传输光束的影响
图4，图5分别描述了镜体变形前后天线的点扩散函数图。图6、图7分别描述了镜体变形前后天线系统的MTF图。图4、图5表明镜体变形前，光束通过设计的卡塞格伦光学天线，光束能量集中，发射光束发散角小，光线分布均匀，实现了卡塞格伦光学天线收发合一的功能。图6、图7表明，镜体变形后，光束在卡塞格伦光学天线中传输时，天线系统的传输特性变差。相应地，卡塞格伦光学天线的效率发生了明显的变化，光束的传输达不到镜体温度变化前的理想值。这种反射镜面的热变形对传输光束会产生偏转、传输光束中心移位及光束发散等影响[5]。在空间光通信中，传输光束的偏转、中心移位及光束发散会造成目标图像畸变、存在严重的像差以及图像不清晰等等。本文设计的卡塞格伦光学天线采用了大量的反射镜面，所以镜面的热变形对光束的传输影响很大。由此可见，在实际应用时，要在镜面材料选择、镜体应力释放方式、镜体大小选择等方面进行合理设计，尽量减小由于温度变化对镜体产生的应力，以避免出现像差增大和天线镜面破裂等现象。
2 结语
该论文研究了卡塞格伦光学天线镜体的热变形对传输光束传输质量的影响。光学天线的设计是空间光通信的重要发展部分，光学天线传输的质量高低直接影响到信号传输的准确性，所以在系统设计过程中，应该考虑环境变化对系统的影响。
参考文献
[1] Cho Y M，Kong H J and Lee S S.OPTICAL ENGINEERING[M]. Bellingham，1994：33-100.
[2] 冯树龙，张新，翁志成，等.温度对大口径主镜面形变形的影响分析[J].光学技术，2005，31（1）：41.
[3] 彭玉峰，程祖海.热变形谐振腔的激光模式理论分析[J].强激光与粒子束，2000（B11）.
近日，在欧洲光通信会议（ECOC）期间，中兴通讯宣布在400G高速传输领域创造了一项世界纪录：试验中采用其专利技术将40个波分信道的400Gb/s 单载波极化复用的QPSK信号，成功实现了2800 公里长距离标准单模光纤的传输，刷新了此前单载波400G的传输1200公里的世界纪录。
欧洲光通信会议（ECOC）光通信领域最重要的、最有影响力的高水平国际学术会议之一，对光电子和光通信当前及未来应用技术的发展进行探讨。该实验结果经过全球知名专家的评选和推荐，被9月17日举行的欧洲光通信会议（ECOC）会议论文收录并于会议期间。
单载波传输具有收发结构简单、管理容易的特点，是业内最看好的调制码信号。此前单载波400G的传输纪录是1200公里，且采用的是特殊昂贵光纤和全光拉曼放大的技术。中兴通讯此次试验，使用的中兴通讯专利技术实现的40个波分信道的400Gb/s单载波极化复用的QPSK信号，是目前技术最成熟，灵敏度最高的调制方案，即便不考虑成本昂贵的超低损耗光纤和拉曼放大器，仅使用当前广泛应用的标准单模光纤和普通掺铒光纤放大器，也能实现超长距离的系统传输，试验中成功实现了35跨段，每段80公里，共2800公里的长距离传输，证明了超100G在现有光纤传输系统中部署的可行性。且系统单载波达到业内最高频谱效率，达到108Gbaud。
中兴通讯多年来一直致力于100G、400G/1T等超100G技术的研究以及产品方案的研发与应用，立足于100G以及超100G高速信号传输技术的尖端技术研究和开发，近年来攻克了该领域若干关键技术并持续多项成果：中兴通讯全球首次在实验中实现了单信道为11.2Tbit/s的光信号，并成功实现让该信号在标准单模光纤中的640公里传输，刷新了此前单信道传输最高速率为1Tb/s光信号的世界记录；实现了24Tb/s（24x1.3Tb/s）波分复用信号传输，是业界首次实现Terabit/s的波分复用技术；2012年2月，中兴通讯与德国电信合作，在德国本土成功完成100G/400G/1T信号的2450公里超长距离混合传输，创造了迄今为止业内高速信号混传最长距离的现场试验记录。
在全球光通讯产业步入100G速率的超宽网络时代，中兴通讯作为全球领先的新一代承载网解决方案与设备、服务提供商，2010年率先在业内全程100G承载解决方案，提供从交换机、路由器和波分OTN全系列100G产品，为客户提供从边缘层到核心层的端到端解决方案。 2011年7月在全球光电子和通信会议（OECC）上展示了全球首个1Tb/s的DWDM原型系统及试验结果。2012年面向各类网络应用的7种方案的400G/1T DWDM 原型样机已对外。在100G、超100G专利方面，中兴通讯已申请数十项专利，涵盖了100G光模块、Framer、芯片、系统等多方面。目前中兴通讯已经与西欧、东欧、亚太、中国等区域和国家的主流运营商在100G、超100G领域完成了多项实验网项目，成为全球高速光通信传输技术快速发展的“引擎”。
[论文摘要]光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内人士青睐，发展非常迅速。目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信和军用通信等领域。综述我国光纤通信研究现状及其发展。
近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围
不断扩大。
一、我国光纤光缆发展的现状
（一）普通光纤
普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大，G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。
（二）核心网光缆
我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带。干线光缆主要用于室外，在这些光缆中，曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构，目前已停止使用。
（三）接入网光缆
接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中，由于管道内径有限，在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。
（四）室内光缆
室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内，布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内，主要由用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
（五）电力线路中的通信光缆
光纤是介电质，光缆也可作成全介质，完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构：即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。
（一）超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛，目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术，与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量，其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个OTDM信号进行波分复用，从而大幅提高传输容量。偏振复用（PDM）技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零（RZ）编码信号在超高速通信系统中占空较小，降低了对色散管理分布的要求，且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散（PMD）的适应能力较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。
（二）光孤子通信。光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。
光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题，但目前已取得的突破性进展使人们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。
（三）全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。
全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。
目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。
三、结语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。
参考文献：
[1]辛化梅、李忠，论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，（04）
论文摘要：通信技术的发展引领着社会生活的进步。本文主要探讨了高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。
从20世纪90年代初以来，全球向信息密集的工作方式和生活方式的转变，推动了通信技术的发展。然而，在当今经济技术知识爆炸的时代，随着行业及社会对信息需求的不断增长和应用的不断深化，只有实现通信系统在技术科技方面不断更新，加快通信系统向网络化、服务化、体系化与融合化方向的演进，才能突显通信系统在社会生活领域支撑引领的作用和地位，创造更好的发展空间。本文笔者结合工作实践，主要探讨了现代高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。
1、分数阶Fourier变换技术在有线通信系统中的应用
有线通信是利用电线或者光缆作为通讯传导的通信形式，它通过对现有各类网络进行技术改造，与下一代新建网络互通和融合，成为现代通信系统的重要支柱。然而，在有线通信信道中存在各种噪声，如果不对其进行处理则会使误码率增加。因此，要消除不理想信道和噪声对信号的影响，必须应用新技术。分数阶Fourier变换(FRFT)的通信技术原理是以线性调频信号(chirp)作为调制信号，利用线性调频信号在分数阶里变换域的能量聚焦特性，通过接收机进行路径分集接收抑制有线通信信道多途效应所产生的码间干扰，从而提高系统的抗噪声干扰和频率选择性衰减的能力。具体应用程序如下：
1.1信号检测与参数估计
分数阶Fourier变换作为一种新型的线性时频工具，其实质是信号在时间轴上逆时针旋转任意角度到U轴上的表示(U轴被称为分数阶Fourier(FRF)域)，而该核是U域上的一组正交的chirp基，这就是分数阶Fourier变换的chirp基分解特性。所以，在适当的分数阶Fourier域中，一个chirp信号将表现一个冲击函数，即分数阶Fourier变换过程中，某个分数阶Fourier域对应的chirp信号具有很好的能量聚焦性，而这种能量聚焦性对chirp信号的监测和估计具有很好的作用。因此，在信号检测与参数估计中，我们的基本思路是以旋转角口为变量进行扫描，求出观测信号所有阶次的分数阶Fourier变换，于是形成信号能量在由分数阶域U和分数阶次P组成的二维参数平面上的分布。然后，我们按域值在在此平面上进行二维搜索，找出最大峰值位置。并根据最大峰值坐标可以检测出chirp信号，并估计出峰值所对应的分数阶次P和分数阶域坐标，估计出信号的参数。
1.2分集接收
分集接收是利用信号和信道的性质，将接收到的多径信号分离成互不相关的多路信号，然后将多径衰落信道分散的能量更有效的接收起来，处理之后进行判决，从而达到抗衰落的目的。本文采用分集合并技术，即取出那些幅度明显大于噪声背景的多径分量，对它们进行延时相加，使之在某一时刻对齐并按一定的准则合并，提高多径分集的效果。在通信系统中，RAKE接收机由N个并行相关器和个合并器组成，每个相关器与发射信号的一个多径分量匹配。在N个相关器前增加时移单元，就可在时间上将所有分量对齐，从而采用相同的本地参考信号。然后，相关器组的输出送给合并器，将合并器输出的判决变量送到检测器进行判决。最后，根据接收机使用的不同合并方法，在选择性合并方式下，在多支路接收信号中，选取信噪比最高的的支路信号作为输出信号。
1.3峰值输出
信噪比系数呈现出一个典型的振荡特性，且振荡频率与振荡幅度与时频面的旋转角度和输入信号相关。因此在采用分数阶Fourier变换技术的实际使用中，在进行近似计算处理时需要特别注意，必须对近似处理带来的误差进行评估。
2、ATP系统在光通信系统中的应用
随着科技发展的日新月异，自由激光空间光通信已经成为现代通信技术发展的新热点。但从技术实现方面来讲，由于激光通信具有信号光束窄、发散角小这样的特点，从而导致APT（Acquisition Pointing Tracking)捕获、跟踪、瞄准相距较远的运动体上的较窄信号光束相当困难。ATP系统是由粗跟踪和精跟踪单元构成的复合跟踪系统，其主要功能是在粗跟踪单元实现初始的捕获和跟踪，并将信标光引入精跟踪的视场范围内，然后精跟踪单元实现更高带宽的跟瞄，再将信标光稳定在可通信的视场之内，为最终空间站光通信系统工程实现奠定了一定的技术基础。
2.1粗跟踪单元
粗瞄准单元由一个安装在精密光机组件上的收发天线，万向支架驱动电机以及粗跟踪探测器（CCD）组成，主要作用是捕获目标和完成对目标的粗跟踪。在捕获阶段，粗瞄准机构接收由上位机根据已知的卫星运动轨迹或星历表给出的命令信号，将望远镜定位到对方通信终端的方向上。为确保入射的信标光在精跟瞄控制系统的动态范围内，必须根据粗跟踪探测器给出的目标脱靶量来控制万向支架上的望远镜，使它的跟踪精度必须保证系统的光轴处于精跟踪探测器视场内，从而把信标光引入精跟踪探测器的视场内。
2.2精跟踪单元
精跟踪单元的跟踪精度将决定整个系统的跟踪精度，它要求带宽非常高，带宽越高，对干扰的抑制能力就越强，从而可加快系统的反应速度，加强跟踪精度。因此，设计一个高带宽高精度的精跟踪环是整个ATP系统的关键所在。在这一单元我们可采用高帧频、高灵敏度、具有跳跃式读出模式的面阵电荷耦合器件（CCD）传感器。它基于深埋沟道移位寄存器技术，可以获得非常高的读出速率、非常低的噪声和非常高的动态范围。通过由捕获探测器（CCD）和定位探测器（OPI N）组成探测接收单元转换，CCD完成捕获与粗跟踪，并将接收光引导至OPI N上，在OPI N中进行误差信号的检测，从而提高信标光捕捉精度。
2.3控制单元
将捕捉的信号经放大、整形和A／D变换处理后，在计算机中按一定的数据分配流程将信号输入。然后通过计算机给出的速度控制信号和加速度控制信号，又经数据分配接口送入D／A转换与处理网络，使伺服电机按要求转动并带动天线转动机构分别在水平和俯仰两个方位转动，以调整天线的位置，达到自动捕获、跟踪、瞄准的目的。
3、结语
通信技术的发展促进了社会生活的进步，在未来通信技术的研究上，应不断探索、创新，追求高新技术在通信系统中的应用。
参考文献
