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光纖通信系統(tǒng)是一種利用光纖作為傳輸介質(zhì)進行信息傳輸?shù)南到y(tǒng)。光纖通信利用光的特性進行信號的傳輸，具有高速、大容量、低損耗和抗干擾等優(yōu)點，因而在現(xiàn)代通信領域得到廣泛應用。
            光纖是光導纖維的簡稱, 光纖通信是以光波為載波, 以光纖為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。目前使用的二氧化硅光纖, 在光波波長=1550nm 時, 其損耗值在 0.2dB/km 以下, 由于損耗低,因此中繼距離可達 50km 以上,而傳輸同樣速率的同軸電纜,其中繼距離只能達到約 1.5km 左右。

光纖通信特點

1.不受電磁干擾;

2.光纖線徑細、重量輕, 便于施工和運輸;光纖制成光纜后, 與電纜相比, 體積較小, 而且重量也較輕, 這即便于制造多芯光纖,也便于施工和運輸;

3.資源豐富、成本低;以一萬公里的四管中同軸電纜計算, 需耗銅 5 千噸, 如采用光纖只用兒十公斤的石英就夠了, 且石英資源豐富。

4.損耗低、中繼距離長;因為光纖完全可以由非金屬的介質(zhì)材料制成, 因此它既不受電磁干擾, 也無串音干擾,并且保密性強。但一般的光纖采用的是金屬材料為強化元件, 故要受電磁干擾的影響。
光纖通信系統(tǒng)的基本組成包括光源、調(diào)制器、光纖、光纖連接器、光纖放大器、接收器等。光源負責產(chǎn)生高品質(zhì)的光信號，調(diào)制器可以將要傳輸?shù)男畔⑿盘栒{(diào)制到光信號上，光纖則負責將光信號傳輸?shù)侥繕说攸c，光纖連接器用于連接光纖的兩端，光纖放大器可以增強光信號的強度，使其能夠覆蓋更長的距離，接收器則負責將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

一、脈沖編碼 將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號

       光纖通信系統(tǒng)光源的發(fā)射功率和線性都有限，因此通常選擇二進制脈沖傳輸，即將連續(xù)變化的模擬信號變?yōu)橛脭?shù)字“1”或“0”表示的數(shù)字信號。因為傳輸二進制脈沖信號對接收機信噪比（SNR）的要求非常低，對光源的非線性要求也不苛刻。

       脈沖編碼調(diào)制（PCM）是光纖傳輸模擬信號的基礎。解碼后的基帶信號質(zhì)量幾乎只與編碼參數(shù)有關(guān)，而與接收到的SNR關(guān)系不大。假如接收到的信號質(zhì)量不低于一定的誤碼率，此時解碼SNR只與編碼比特數(shù)有關(guān)。模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，要通過三個過程，即取樣、量化和編碼，如圖9.1.1所示。

1.取樣

       取樣是分別以固定的時間間隔T取出模擬信號的瞬時幅度值（簡稱樣值）的過程，如圖9.1.1b所示。要想實現(xiàn)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（ADC），首先要進行取樣。

       取樣定理：若取樣頻率不小于模擬信號帶寬的兩倍，則取樣后的樣值波形只需通過低通濾波器即可恢復出原始的模擬信號波形。

       圖9.1.1b表示具體的取樣過程，由圖可見，時間上連續(xù)的信號變成了時間上離散的信號，因而給時分多路復用技術(shù)奠定了基礎。但這種樣值信號，本身在幅度取值上仍是連續(xù)的，稱為脈沖幅度調(diào)制（PAM）信號，它仍屬模擬信號，不僅無法抵御噪聲的干擾，也不能用有限位數(shù)的二進碼組加以表示。

圖9.1.1PCM編碼過程
a）模擬信號b）取樣c）量化d）編碼

2.量化

       所謂量化指的是將幅度為無限多個連續(xù)樣值變成有限個離散樣值的處理過程。

       具體來說，就是將樣值的幅度變化范圍劃分成若干個小間隔，比如8個小間隔，如圖9.1.1b所示，每一個小間隔稱之為一個量化級，當某一樣值落入某一個小間隔內(nèi)時，可采用“四舍五入”的方法分級取整，近似看成某一規(guī)定的標準數(shù)值，如圖9.1.1c的第3個樣值，落在圖9.1.1b的7和8之間，并靠近7，所以分級取整為7。這樣一來，就可以用有限個標準數(shù)值來表示樣值的大小。當然量化后的信號和原來的信號是有差別的，稱之為量化誤差，對于圖9.1.1c所示的均勻量化，各段的量化誤差均為±0.5。經(jīng)過量化后的各樣值可用有限個值來表示，進而即可進行編碼。

3.編碼

       所謂編碼指的是用一組組合方式不同的二進制碼來替代量化后的樣值信號的處理過程。

       二進制碼與狀態(tài)“電平值”的關(guān)系為