光通信架构光通信结构

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mob64ca1402a190 2023-08-15 14:40:28

文章标签 光通信架构 matlab 数字信号处理光通信通信系统 文章分类 架构后端开发

文章目录

前言
一、直接检测光通信系统
二、相干光通信系统
三、直接检测与相干检测

1、直接检测
2、相干检测
3、相干检测的优缺点

（1）相干检测的缺点
（2）相干检测的优点

总结
参考文献

前言

光通信系统的基本组成结构如下图所示。光通信系统主要由发送机、光纤信道、光接收机三个基本单元组成。此框图只是一个讲述原理的简略图，实际的光系统中还包括一些光互联与光信号处理器件，如光纤跳线、光耦合器、光分束器、光放大器、再生中继器等。

光通信架构光通信结构_光通信架构

其中光发射机的作用是将电信号转化为光信号，并将光信号注入光纤中进行传输，一般由光源、调制器和信道耦合器组成。通信信道是光纤，其基本特性参数是损耗与色散，为了实现高速长距离传输，要求光纤具有低损耗低色散特性。光接收机的作用是将从光纤输出的光信号转化为电信号，一般由信道耦合器、光电探测器和解调器组成。

一、直接检测光通信系统

目前，商用的光通信系统大部分仍然是直接探测系统。直接探测光通信系统的组成框图如下图所示。

光通信架构光通信结构_光通信架构_02

直接探测光通信系统的发射机采用强度调制，接收机为直接检测接收机。输入的电信号通过驱动电路对光源进行强度调制，接收机为直接探测接收机。输入的电信号通过驱动电路对光源进行强度调制，转换为光信号在光纤中进行传输。光信号在光纤中传输之后，输入到光接收机中，通过光电探测器将光信号转换为电信号，对电信号进行放大后，再经过信号恢复对信号进行整形，最后输出电信号。

直接探测光通信系统由于具有结构简单、成本低廉的优点，现在已经得到普遍的应用，但是直接探测接收机的灵敏度不高，频带利用率低，并不能充分发挥光纤通信的优越性。

二、相干光通信系统

相干光通信系统采用的相干检测光接收机具有灵敏度高、中继距离远、选择性好、通信容量大、可以采用多种调制方式等众多优点，因此具有良好的应用前景。相干光通信系统为数字系统，接收机后端的数字信号处理显得尤为重要，通过数字信号处理，可以对系统的信道损伤如色散、非线性效应、偏振旋转、相位噪声等进行补偿。

数字相干光通信系统的框图如下所示：

光通信架构光通信结构_通信系统_03

数字相干光通信系统与直接探测系统的主要区别在于调制方式与检测方式。相干光通信系统的发射机一般采用外调制，光辐射之后，再利用发送的信号来改变光载波的频率、相位或者幅度。相干系统的接收机采用相干检测，与直接检测最主要的区别在于增加了本振光源。本振光与接收到的信号光经光混频器混频之后，信号从光载频下变频到微波载频，随后经光电探测器检测到信号的中心频率，即是信号光与本振光的频率之差。然后中频信号经过解调和补偿算法，就可以得到基带信号输出。