光纤通信系统是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的系统。光纤通信利用光的特性进行信号的传输，具有高速、大容量、低损耗和抗干扰等优点，因而在现代通信领域得到广泛应用。
            光纤是光导纤维的简称, 光纤通信是以光波为载波, 以光纤为传输介质的一种通信方式。目前使用的二氧化硅光纤, 在光波波长=1550nm 时, 其损耗值在 0.2dB/km 以下, 由于损耗低,因此中继距离可达 50km 以上,而传输同样速率的同轴电缆,其中继距离只能达到约 1.5km 左右。

光纤通信特点

1.不受电磁干扰;

2.光纤线径细、重量轻, 便于施工和运输;光纤制成光缆后, 与电缆相比, 体积较小, 而且重量也较轻, 这即便于制造多芯光纤,也便于施工和运输;

3.资源丰富、成本低;以一万公里的四管中同轴电缆计算, 需耗铜 5 千吨, 如采用光纤只用儿十公斤的石英就够了, 且石英资源丰富。

4.损耗低、中继距离长;因为光纤完全可以由非金属的介质材料制成, 因此它既不受电磁干扰, 也无串音干扰,并且保密性强。但一般的光纤采用的是金属材料为强化元件, 故要受电磁干扰的影响。
光纤通信系统的基本组成包括光源、调制器、光纤、光纤连接器、光纤放大器、接收器等。光源负责产生高品质的光信号，调制器可以将要传输的信息信号调制到光信号上，光纤则负责将光信号传输到目标地点，光纤连接器用于连接光纤的两端，光纤放大器可以增强光信号的强度，使其能够覆盖更长的距离，接收器则负责将接收到的光信号转换为电信号。

一、脉冲编码 将模拟信号变为数字信号

       光纤通信系统光源的发射功率和线性都有限，因此通常选择二进制脉冲传输，即将连续变化的模拟信号变为用数字“1”或“0”表示的数字信号。因为传输二进制脉冲信号对接收机信噪比（SNR）的要求非常低，对光源的非线性要求也不苛刻。

       脉冲编码调制（PCM）是光纤传输模拟信号的基础。解码后的基带信号质量几乎只与编码参数有关，而与接收到的SNR关系不大。假如接收到的信号质量不低于一定的误码率，此时解码SNR只与编码比特数有关。模拟信号变为数字信号，要通过三个过程，即取样、量化和编码，如图9.1.1所示。

1.取样

       取样是分别以固定的时间间隔T取出模拟信号的瞬时幅度值（简称样值）的过程，如图9.1.1b所示。要想实现模拟数字转换（ADC），首先要进行取样。

       取样定理：若取样频率不小于模拟信号带宽的两倍，则取样后的样值波形只需通过低通滤波器即可恢复出原始的模拟信号波形。

       图9.1.1b表示具体的取样过程，由图可见，时间上连续的信号变成了时间上离散的信号，因而给时分多路复用技术奠定了基础。但这种样值信号，本身在幅度取值上仍是连续的，称为脉冲幅度调制（PAM）信号，它仍属模拟信号，不仅无法抵御噪声的干扰，也不能用有限位数的二进码组加以表示。

图9.1.1PCM编码过程
a）模拟信号b）取样c）量化d）编码

2.量化

       所谓量化指的是将幅度为无限多个连续样值变成有限个离散样值的处理过程。

       具体来说，就是将样值的幅度变化范围划分成若干个小间隔，比如8个小间隔，如图9.1.1b所示，每一个小间隔称之为一个量化级，当某一样值落入某一个小间隔内时，可采用“四舍五入”的方法分级取整，近似看成某一规定的标准数值，如图9.1.1c的第3个样值，落在图9.1.1b的7和8之间，并靠近7，所以分级取整为7。这样一来，就可以用有限个标准数值来表示样值的大小。当然量化后的信号和原来的信号是有差别的，称之为量化误差，对于图9.1.1c所示的均匀量化，各段的量化误差均为±0.5。经过量化后的各样值可用有限个值来表示，进而即可进行编码。

3.编码

       所谓编码指的是用一组组合方式不同的二进制码来替代量化后的样值信号的处理过程。

       二进制码与状态“电平值”的关系为