無線光通信的關(guān)鍵技術(shù)研究

劉杰

【摘要】隨著高科技的快速發(fā)展，無線光通信集無線通信與光通信的各種特點(diǎn)，不斷地涌入了我國(guó)無線通信工具產(chǎn)業(yè)，已成了我國(guó)無線通信產(chǎn)業(yè)的骨干技術(shù)，對(duì)人們生活以及國(guó)家的無線通信領(lǐng)域帶來了極大的便利。本文首先介紹無線光通信技術(shù)，探析無線光通信技術(shù)的概念和基本原理，其次，探究無線光通信技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，再次研究與無線光通信相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)并探討數(shù)字濾波技術(shù)、多接受技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)以及信道編碼技術(shù)的介紹，總之，對(duì)無線光通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究。

【關(guān)鍵詞】無線光通信相關(guān)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

一、無線光通信技術(shù)的介紹

（1）無線光通信技術(shù)的概念。無線光通信技術(shù)是集無線通信和光纖通信兩者特點(diǎn)的一種新興技術(shù)，近十年來，無線光通信技術(shù)在我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展的很快，并且獲取了明顯的成績(jī)，對(duì)國(guó)內(nèi)外無線光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。無線光通信技術(shù)的英文名為Free Space Optical Communication，可以簡(jiǎn)稱為FSO，把英文名直接翻譯，就可以知道“自由空間光通信”的意思，所以，無線光通信技術(shù)又可以稱為自由空間光通信。無線光通信技術(shù)作為無線通信和光纖通信融合的產(chǎn)物，其相關(guān)研究領(lǐng)域重視其低輻射、抗干擾和高寬帶等特點(diǎn)，在研究過程中把它的這些特點(diǎn)體現(xiàn)出來，從而確定了無線光通信產(chǎn)業(yè)將來的研究方向。（2）無線光通信技術(shù)的基本工作原理。無線光通信技術(shù)，即自由空間光通信技術(shù)的工作原理是利用光波作為載體，通過大氣傳輸無線通信信號(hào)的一種無線通信方式，其輻射強(qiáng)度較低，對(duì)外界的干擾有一定的抵抗力，而且其包含的寬帶范圍很廣，是現(xiàn)代高科技發(fā)展的典型例子。無線光通信系統(tǒng)的信息傳輸以光波作為載體，所以其每一節(jié)點(diǎn)都要安裝光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，這樣才能完成以大氣作為傳輸煤質(zhì)的無線光通信的全過程。由于無線光通信系統(tǒng)存在光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，結(jié)合光波分重復(fù)利用的技術(shù)，無線光通信系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)雙方向的通信。光發(fā)射機(jī)是一個(gè)由很多部分構(gòu)成的大系統(tǒng)，無線光通信的傳輸要求光發(fā)射機(jī)具備激光器、調(diào)制器以及編碼器等部分，而且對(duì)無線光通信傳輸煤質(zhì)的大氣也有要求，必須是無遮擋的大氣信道才能發(fā)送信號(hào)。與光發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)的光接收機(jī)包括的系統(tǒng)部分不同于光發(fā)射機(jī)，一般由光檢測(cè)器、譯碼器和解調(diào)器等部分構(gòu)成，光接收機(jī)的工作過程與光發(fā)射系統(tǒng)的工作過程正好相反。

二、無線光通信的相關(guān)應(yīng)用

（1）無線光通信在骨干網(wǎng)的應(yīng)用。無線光通信技術(shù)具有上文中提到的抗干擾、低輻射和高寬帶等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，把它具有適合運(yùn)用在骨干網(wǎng)系統(tǒng)中運(yùn)用，無線光通信豐富的頻譜資源，使得骨干網(wǎng)的傳輸過程變得簡(jiǎn)易，可以節(jié)省建設(shè)成本，解決骨干網(wǎng)傳輸過程的常見問題，又節(jié)省建設(shè)所用的時(shí)間，對(duì)骨干網(wǎng)的健康運(yùn)行帶來極大的保證。骨干網(wǎng)運(yùn)用無線光通信技術(shù)的原因就在于，無線光通信技術(shù)具有高寬帶和抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，總之，骨干網(wǎng)利用無線光通信技術(shù)的高寬帶和抗干擾等特點(diǎn)來減少建設(shè)成本，對(duì)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)利益。（2）無線光通信在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用。無線光通信是無線通信和光纖通信的相互結(jié)合，在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中使用無線光通信技術(shù)，能夠發(fā)揮其獨(dú)特的特點(diǎn)，給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)椋瑹o線光通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在光纖網(wǎng)絡(luò)的備份，網(wǎng)絡(luò)光線的備份是指網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商為了確保網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和穩(wěn)定性而鋪設(shè)的兩條線路中的一條，這個(gè)一條備份冗余線路是利用無線光通信技術(shù)的特點(diǎn)，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（3）無線光通信在局域網(wǎng)及特殊環(huán)境中的應(yīng)用。企業(yè)和學(xué)校等單位的局域網(wǎng)的建設(shè)和受災(zāi)區(qū)、野外工作區(qū)域等特殊的工作環(huán)境中利用無線光通信技術(shù)，同樣節(jié)省建設(shè)成本、省時(shí)省力，使得信號(hào)的傳輸容量和傳輸速率得到提升的機(jī)會(huì)。

三、無線光通信常見的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

1、無線光通信中的數(shù)字平滑濾波器。雖然無線光通信技術(shù)本身具有抗干擾等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但是傳輸過程中的眾多噪聲直接影響有用信號(hào)的正常傳輸?shù)浇邮諜C(jī)的過程，大大降低有用信號(hào)的正確傳輸。利用無線光通信技術(shù)的信息傳輸過程需要一個(gè)安靜的環(huán)境，像自然背景噪聲、電路中的熱噪聲和器件的開關(guān)噪聲都會(huì)影響到信號(hào)傳輸，如果再不排除這些噪聲的干擾，就會(huì)很大程度上降低無線光信號(hào)的傳輸質(zhì)量。對(duì)此，無線光通信產(chǎn)業(yè)采取了數(shù)字平滑濾波器的技術(shù)，主要針對(duì)信息傳輸過程中的眾多噪聲，從而保證有用信號(hào)的傳輸?shù)馁|(zhì)量。

（1）數(shù)字平滑濾波器的設(shè)計(jì)。為了排除無線光通信過程中自然背景噪聲等眾多噪聲的影響，特意設(shè)計(jì)出了由A/D采樣電路和數(shù)字濾波器兩部分構(gòu)成的數(shù)字平滑濾波器，對(duì)由探測(cè)器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行過頻采樣并量化，再把信號(hào)送入數(shù)字平滑濾波器進(jìn)行處理，基本上達(dá)到排除噪聲對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽＃?）數(shù)字平滑濾波器的均值濾波。均值濾波是指數(shù)字平滑濾波器的工作原理，數(shù)字平滑濾波器對(duì)被A/D采樣電路量化好的模擬信號(hào)值進(jìn)行計(jì)算，算出某一區(qū)段的平均值，把整個(gè)區(qū)段的模擬信號(hào)都進(jìn)行平均值的計(jì)算操作，然后再把每一個(gè)區(qū)段的平均值加權(quán)作為均值濾波器的輸出值。一般情況下通過分組計(jì)算平均值或者滑動(dòng)求平均法計(jì)算出均值濾波器的輸出值，從而濾出有用信號(hào)，達(dá)到降低噪聲影響的目標(biāo)。

2、多接受技術(shù)。多接受技術(shù)是無線光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，在現(xiàn)代的大部分移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用，受到了我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的青睞，這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)外很有發(fā)展前途。多接受技術(shù)顧名思義就是分集接收，是指通過合并技術(shù)對(duì)若干個(gè)不相關(guān)的信號(hào)合為一路信號(hào)輸出的技術(shù)。本文下面具體介紹分集合并技術(shù)的三種不同方式以及多接受系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路：

（1）分集合并的方式：多接受技術(shù)，即分集合并技術(shù)的分集合并方式有等增益合并、最大比值合并和選擇式合并等三種類型，這三種分集合并方式的性能和實(shí)現(xiàn)難度都不同，例如，等增益合并的方式性能一般，實(shí)現(xiàn)較容易，雖然最大比值合并的實(shí)現(xiàn)有難度，但是其性能最好，而選擇式合并的實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，但是性能最差。最大比值合并，等增益合并，選擇式合并。（2）多接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)。多接受系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了降低大氣信道對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的隨機(jī)影響，在無線光通信系統(tǒng)的接收機(jī)上安裝探測(cè)器，而且盡量使用很多個(gè)信號(hào)探測(cè)器，對(duì)無線光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，然后把探測(cè)出來的多路信號(hào)單獨(dú)放大，通過A/D采樣電路采樣量化，再通過A/D采樣電路的轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)行數(shù)字平滑濾波和分集接收器的合并處理，最終得到合并信號(hào)。

3、信道編碼技術(shù)。信道編碼技術(shù)是指在無線光通信系統(tǒng)中，在等待發(fā)送的信息碼元的基礎(chǔ)上，還增加一些碼元的技術(shù)，在信號(hào)傳輸過程中具有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和修正錯(cuò)誤的功能。為了提高無線光通信信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕媚撤N算術(shù)的編碼規(guī)則，在接收端增加一些監(jiān)督碼元或校驗(yàn)碼元，對(duì)等待發(fā)送的信息進(jìn)行解碼，從而檢查并修正碼元出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

結(jié)語：無線光通信與人們的生活息息相關(guān)，因?yàn)椋诳萍伎焖侔l(fā)達(dá)的當(dāng)今社會(huì)，無線光通信技術(shù)已經(jīng)廣泛深入到了人們的生活，給人們帶來了很多的便利。根據(jù)上文內(nèi)容無線光通信技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在第三代和第四代通信工具中廣泛應(yīng)用，促進(jìn)國(guó)內(nèi)外通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究體現(xiàn)出其廣闊的發(fā)展前景。

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