無線光通信中信號處理技術(shù)分析及研究

高貝樂

（長江大學(xué) 湖北 荊州 434100）

1 引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步使激光器應(yīng)運而生，加強(qiáng)了無線光通信技術(shù)所具備的優(yōu)秀通信功能。目前，無線光通信技術(shù)已經(jīng)成為研究重點，雖然無線光通信技術(shù)在激光器的輔助下獲得了顯著成績，但是由于仍然找不到穩(wěn)定的光源，所以無線光通信技術(shù)在發(fā)展上仍然存在著諸多制約，為解決這一問題，行業(yè)內(nèi)研發(fā)出光激光器能夠在一定程度上緩解光源不穩(wěn)定帶來的干擾，但是對于光通信技術(shù)中存在的通信效果質(zhì)量差問題仍然需要技術(shù)上的加強(qiáng)，這也將成為現(xiàn)階段無線光通信技術(shù)的研發(fā)重點。

2 無線光通信中信號的特點與定義

2.1 定義

行業(yè)內(nèi)常將無線光通信技術(shù)稱之為具備空間性的、自由的光通信技術(shù)。無線光通信技術(shù)的本質(zhì)是利用現(xiàn)在激光技術(shù)對信號進(jìn)行傳播。信號傳播過程中是以激光作為媒介，通過點對點的連接方式能夠有效地確保信號傳遞和接收不會受到空間和時間的束縛，是一種極為自由的通信方式[1]。相較于其他通信技術(shù)，無線光通信技術(shù)在激光作用下具備網(wǎng)絡(luò)部署建設(shè)快、投資成本低、經(jīng)濟(jì)收益高、帶寬高等諸多優(yōu)勢?，F(xiàn)在大多數(shù)無線光通信技術(shù)都是將發(fā)光二極管或激光二極管作為光源，能夠在一定程度上確保光源的穩(wěn)定性，而這也使無線光通信技術(shù)成為一種無線光纖的使用形式。

2.2 特點

無線光通信技術(shù)與其他通信技術(shù)相比有以下特點：（1）無線光通信技術(shù)利用激光作為通信信號的傳遞媒介，具備發(fā)射光束的特點，信號傳遞可獲得更高的容量，并且具備良好的穩(wěn)定性，能夠有效提高通信效益和質(zhì)量；（2）在激光媒介的輔助下，利用無線光通信技術(shù)的信號傳遞過程不會受到其他頻率信號的不良影響，無線光通信技術(shù)的工作頻率一般是維持在超高頻率360THZ 之上的，所以傳遞信號工作也并不需要建設(shè)其他頻率資源設(shè)施；（3）無線光通信技術(shù)能夠傳遞高容量的信號數(shù)據(jù)，相較于其他通信技術(shù)，無線光通信技術(shù)具備超容量傳輸功能，不僅傳輸效率高，傳輸數(shù)據(jù)體積量也大，最高已經(jīng)達(dá)到每秒3.5GB 的傳輸效率[2]。

3 通信信號處理

3.1 處理流程

數(shù)字信號所采取的處理流程可以分為三個階段：采樣階段、量化階段、A 率壓縮量化階段[3]。

采樣階段是首要環(huán)節(jié)，由于無線光通信技術(shù)是對數(shù)字進(jìn)行模擬操作，所以在進(jìn)行信號數(shù)字模擬化操作時，需要對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分離處理，將原有具備一定連續(xù)性的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行拆解，使信號處于各自獨立的分離狀態(tài)。采樣工作通過頻譜進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)整個采樣的操作過程。信號頻譜進(jìn)行搬移的過程，即是將帶線信號的頻譜分布到以WS、2ws……為中心的上下兩個區(qū)域之中，搬移之后可以利用過濾器對信號進(jìn)行部分截取，在恢復(fù)原有信號能力的同時，可以提高傳輸效率。對聲音信號進(jìn)行采樣工作時，如果控制頻率為8000 赫茲，設(shè)計時所采用的頻率也必須是8000 赫茲。

量化階段是指按照嚴(yán)格的量化程序?qū)哂羞B續(xù)規(guī)律性的信號進(jìn)行處理，使其成為沒有規(guī)則約束的數(shù)據(jù)信號。在PCM 數(shù)字化進(jìn)程中，常用的邏輯是以二進(jìn)制數(shù)字碼來進(jìn)行，由于二進(jìn)制能夠獲得的數(shù)字碼代表樣值是有數(shù)量限制的，所以在利用二進(jìn)制來表示模擬信號時，原來的模擬信號是沒有限度的，所以必須對這些采樣值進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧炕幚?。通過有效的量化處理，采樣值將會被進(jìn)行數(shù)量上的劃分，形成不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，利用這些區(qū)域中所涵蓋的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而可以對某一數(shù)值進(jìn)行采樣展示。量化區(qū)域之間的大小可能并不一致，既可以相等也可以各有不同，但是行業(yè)內(nèi)一般會將區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)量值相等的稱之為均勻量化數(shù)值，反之則稱為非均勻的量化數(shù)值。為了有效地提高在無線光通信技術(shù)下的信息通信質(zhì)量，一般可以利用壓縮解壓的方法來將原始信號進(jìn)行非均勻的量化處理，如果編碼位數(shù)保持不變，則可以將原來的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行放大或縮小處理。原來的信號如果越大，放大的倍數(shù)則應(yīng)該降低。

A 率壓縮量化階段是指在進(jìn)行非均勻量化的工作過程中，需要根據(jù)原信號數(shù)據(jù)量大小來進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，調(diào)整數(shù)據(jù)之間的間距。能夠采用的原則是當(dāng)輸入的信號數(shù)據(jù)量越大時，間隔量化應(yīng)該逐步遞增；輸入的信號數(shù)據(jù)量越小時，間隔量化應(yīng)該逐步遞減。這樣可以有效降低輸入信號時造成的信噪比，提高整個數(shù)據(jù)傳輸過程范圍。

3.2 語言解碼方法

進(jìn)行無線光通信中語言解碼主要包括以四方面的內(nèi)容：比特流的解包和糾錯、參數(shù)的插值、校正增益值、脈沖整形濾波[4]。比特流的解包和糾錯需要按照特定的規(guī)律對數(shù)據(jù)包進(jìn)行不同的編碼，不同的音頻格式必須要對應(yīng)不同的解碼邏輯；參數(shù)的插值是指語音信號中每一幀的數(shù)據(jù)傳輸只能一一對應(yīng)，由于每一幀的數(shù)據(jù)信息可能不止包含一個基音周期，所以需要對接收到的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行基音周期的轉(zhuǎn)換和插值；校正增益效果是指為了提高語音信號的數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)性，在一個基音周期內(nèi)應(yīng)該對前十個采樣點進(jìn)行校正，使得每一個采樣點之間都獲得相對應(yīng)的線性內(nèi)插值；脈沖整形濾波是指運用65 階的FIR 濾波器建設(shè)起固定的三角脈沖，計算三角脈沖的DFT，并對DFT 值進(jìn)行變換，得到濾波器系數(shù)，減輕周期性作用造成的影響。

4 結(jié)語

綜上所述，無線光通信技術(shù)已經(jīng)獲得了巨大成績，目前正逐漸成為通信領(lǐng)域中的核心手段?？蒲腥藛T應(yīng)該加強(qiáng)對于無線光通信技術(shù)的研究，彌補(bǔ)存在的缺陷，提高技術(shù)水平，使無線光通信技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展和普及。