ROF光载无线通信：从理论到前沿 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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加费尔南多，武冀 著

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• 机械工业出版社
• 通信工程
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111506331

商品编码：29481647541

包装：平装

出版时间：2015-08-01

基本信息

书名：ROF光载无线通信：从理论到前沿

定价：68.00元

作者：(加)费尔南多,武冀

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787111506331

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书是目前4G移动通信实施方向上的图书，光载无线通信是目前主流厂商都在采用或即将采用的架构方案。本书结合光通信的高带宽与无线网络的灵活性和移动性，全面解读了“光纤到无线”的移动网络通信系统。

内容提要

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本书对光载无线通信系统进行了详细的研究，在光学和无线通信领域间架设了一座桥梁。主要内容包括链路元件的基本特性、功率分配基本计算、ROF链路的噪声情况分析、多载波ROF系统分析和Fi-Wi信道的数字信号处理技术等，并对无线通信的历史和未来系统的发展方向做了回顾和展望。本书适合通信专业的研究生、现场工程师以及无线系统设计师、学生和研究者阅读。

目录

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作者简介
原书序
原书前言
原书致谢
1引言
　1.1背景介绍
　1.1.1ROF系统
　1.1.2毫米波段ROF
　1.1.3配置于特殊区域
　1.1.4对现有光纤的增值利用
　1.1.5微波光子学的进步
　1.1.6动态系统升级
　1.2基本Fi-Wi系统架构
　1.2.1两种调制类型
　1.3主要课题
　1.4其他光纤到馈方案
　1.4.1数字化ROF
　1.4.2光纤中频通信
　1.5本书结构
2Fi-Wi核心链路元件
　2.1RF—光调制
　2.1.1直接强度调制和激光器二极管
　2.1.2外强度调制
　2.2光纤信道
　2.2.1衰减
　2.2.2多模光纤ROF
　2.2.3单模光纤ROF
　2.2.4干涉噪声
　2.3光接收器
　2.3.1光探测器
　2.3.2量子效率与带宽
　2.4基带—RF调制技术简述
　2.4.1相移键控
　2.4.2幅移键控
　2.4.3正交幅度调制
　2.5无线信道
　2.5.1室内传播
　2.5.2室外传播
　2.5.3路径损耗模型
　2.5.4多径传播和衰落
3功率链路分配与累积性SNR
　3.1引言
　3.2系统描述
　3.3光学SNR
　3.3.1各种噪声对OSNR的影响
　3.4累积性SNR
　3.4.1无线和光链路噪声功率相近
　3.5RAP设计思想
　3.5.1光接收器放大增益
　3.5.2小区覆盖面积
　3.6总结
4对相关性强度噪声表达式的改进
　4.1基础
　4.2ROF链路中的基本噪声处理
　4.2.1散粒噪声
　4.2.2相关性强度噪声
　4.3信噪比
　4.4数值评估和讨论
　4.4.1SCM ROF系统的噪声等级增加
　4.5总结
5子载波复用ROF下行链路
　5.1引言
　5.1.1背景介绍
　5.2ROF下行链路信道
　5.2.1高阶项
　5.3无线下行链路信道
　5.4定量评估与讨论
6子载波复用ROF上行链路
　6.1无线上行链路信道
　6.2ROF上行链路信道
　6.2.1非线性失真
　6.2.2高阶项
　6.3信号失真、串扰和噪声比
　6.4定量评估和讨论
　6.5总结
7外调制ROF链路
　7.1Mach-Zehnder调制器
　7.1.1MZI原理
　7.2电吸收调制
　7.3反射型半导体光放大器
　7.4MZI偏置电压的优化
　7.4.1RF增益大化
　7.4.2噪声因数小化
　7.4.3无杂散动态范围大化
　7.4.4合并品质因数
　7.5MZI子载波复用
8ROF链路非线性的DSP建模
　8.1引论
　8.1.1线性动态范围的要求
　8.1.2相位非线性
　8.2减小NLD的若干种尝试
　8.2.1动态增益控制器和衰减器
　8.2.2静态的光—电方案
　8.2.3一些新技术
　8.3DSP方法
　8.3.1对光波段失真的基带补偿
　8.4非线性系统的DSP基础
　8.4.1Volterra级数模型
　8.4.2离散时域问题
　8.5通频带复非线性系统的基带表示
　8.6Fi-Wi链路的非线性建模
9ROF链路非线性的自适应补偿
　9.1ROF链路的自适应模型
　9.1.1Volterra核优化
　9.1.2滤波器阶数和记忆
　9.1.3实例研究
　9.2非对称补偿
　9.2.1预补偿与后验补偿
　9.2.2非对称补偿的共性
　9.2.3自适应DSP补偿的实例研究
　9.2.4查询表与自适应滤波补偿
　9.3总结
10Fi-Wi信道的联合估计
　10.1Fi-Wi链路的Wiener和Hammerstein系统模型
　10.2Fi-Wi信道估计
　10.2.1输入/输出相关法
　10.2.2线性部分估计
　10.2.3非线性部分估计
　10.3实例研究
　10.3.1线性系统识别
　10.3.2非线性系统识别
　10.4总结
11Fi-Wi信道的联合均衡
　11.1无线信道的均衡
　11.1.1非线性增强型判决反馈均衡器
　11.1.2Hammerstein型DFE
　11.1.3振幅和时域处理
　11.2多项式滤波器参数优化
　11.2.1直接生成逆多项式
　11.3线性滤波器参数优化
　11.3.1模型描述
　11.3.2参数优化
　11.4总结
12Hammerstein型DFE的性能评估
　12.1多项式滤波器评估
　12.1.1时间色散的非线性变换
　12.1.2逆多项式变换
　12.1.3多项式滤波器误差的期望
　12.2线性滤波器评估
　12.2.1无限长结果
　12.2.2有限长结果
　12.3实例研究
　12.3.1多项式滤波器的方均误差
　12.3.2线性滤波器的方均误差
　12.3.3HDFE的BER性能
　12.4总结
13多用户CDMA Fi-Wi系统
　13.1多用户Fi-Wi上行链路模型
　13.2相关
　13.2.1广义输入-输出相关性
　13.2.2多用户下的输入-核相关性
　13.3ROF信道估计
　13.4实例研究
　13.4.1仿真参数
　13.4.2无线信道识别
　13.4.3光纤链路识别
　13.5Fi-Wi上行链路均衡
　13.5.1无线信道均衡
　13.5.2序列回归线性化
　13.6均衡：仿真结果和讨论
　13.7总结
144G、5G以及无线OFDM网络的Fi-Wi
　14.1蜂窝通信系统简史
　14.1.1全球范围互通性微波接入
　14.1.2长期演进
　14.2无线接入方案
　14.2.1正交频分复用接入
　14.3减小峰值-平均功率比的技术
　14.4OFDM ROF系统进化
　14.4.1自适应调制技术
　14.4.2实例研究
　14.5OFDMA和CDMA的融合
　14.6总结
　参考文献
　附录：缩略语表

作者介绍

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Xavier Fernando，加拿大瑞尔森大学教授、瑞尔森通信实验室主任，曾就读于卡里加里大学的非盈利性通信研究机构TRLabs，并于2001年获得博士学位，作为光载无线通信系统相关研究的先驱，在就读博士期间，率先从事了适应性数字信号处理技术在光纤-无线（Fi-Wi）系统的应用方面的研究，并因此获得了加拿大*论文奖和美国。
　　Xavier Fernando在ROF非线处理、微波光子学滤波器设计等Fi-Wi系统研究领域前沿发表过多篇文献，在该领域的研究获得了多个重要基金支持，作为著者和参著者发表100余篇文献，并拥有两个。他也是《WEBOK（无线工程知识体系指南）》的参著者。
　　Xavier Fernando曾是IEEE SOC教育委员会工作小组无线通信领域的组员，曾荣获多项殊荣，包括2010年度IEEE微波理论和技术协会奖、2009年度Sarnoff研讨会奖、2003年度加拿大光电*海报奖和2001年度CCECE*论文奖。他受邀在世界上进行过多场演讲和讲座，也是ABET认证的评估员和IEEE加拿大电子和计算机工程学会（CCSCE2014）的主席，并曾在2010～2011年度担任瑞尔森委员会成员以及2012～2013年度的IEEE多伦多分会主席职务。

文摘

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序言

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引言 在这个信息爆炸的时代，通信技术以前所未有的速度发展，对我们生活、工作和社会进步产生了深远影响。从早期的电报到如今的5G甚至6G，每一次技术的革新都极大地拓展了信息传输的带宽和效率。在众多新兴的通信技术中，光载无线通信（ROF，Radio-over-Fiber）以其独特的优势，正成为连接光纤和无线通信的关键技术，预示着下一代通信网络的巨大潜力。 光载无线通信（ROF）概述 光载无线通信是一种将射频（RF）信号加载到光载波上，通过光纤传输，然后在接收端再将射频信号解调出来的技术。这种技术巧妙地融合了光纤通信的巨大带宽、低损耗和抗电磁干扰能力，以及无线通信的灵活性和移动性。与传统的同轴电缆传输射频信号相比，光纤传输具有更远的传输距离、更高的信号质量和更小的信号衰减，这使得ROF技术在基站分布式部署、固定无线接入、雷达系统以及高性能测量等领域展现出巨大的应用前景。 ROF技术的核心在于“信号的承载与转换”。在发射端，射频信号被调制到光载波上，形成光载射频信号。这个光信号可以高效地通过光纤传输到数百公里甚至更远的距离，而信号的质量损失微乎其微。在接收端，光纤传输回来的光载射频信号经过光电探测器转换回电信号，然后经过射频处理，最终还原出原始的射频信号。整个过程实现了射频信号在光域的传输，避免了传统射频信号在电缆传输中遇到的损耗大、带宽受限、易受干扰等问题。 ROF技术的核心原理与关键技术 ROF系统的性能很大程度上取决于其核心的信号调制、光纤传输和光电转换技术。 1. 射频信号的光调制技术：将射频信号高效地加载到光载波上是ROF系统的首要环节。常见的调制技术包括： 直接幅度调制（Direct Intensity Modulation, IM）：将射频信号直接用于控制激光器的输出光强度。这种方式结构简单，成本较低，但会引入一定的非线性失真，且调制深度有限。 外调制技术：利用外部调制器（如电光调制器）对激光器发出的光信号进行调制。外调制技术可以实现更高的线性度和调制深度，从而提高ROF系统的动态范围和传输性能，是目前主流的研究方向。常见的有马赫-曾德尔调制器（MZM）、传播型波导调制器（Y-branch modulator）等。 相位调制和频率调制：将射频信号映射到光载波的相位或频率上进行调制。这些技术通常需要更复杂的解调方案，但在某些特定应用场景下具有优势。 2. 光纤传输：ROF系统的传输性能高度依赖于光纤的特性。 光纤损耗：标准单模光纤在1550 nm波长附近具有极低的损耗（约0.2 dB/km），这使得ROF系统能够支持远距离传输。 色散效应：在光纤中，不同波长的光传播速度不同，导致信号展宽，尤其是在高带宽信号传输时。为了克服色散，可以采用色散补偿光纤（DCF）、光栅补偿器或电子色散补偿（EDC）等技术。 非线性效应：在高功率光信号传输时，光纤的非线性效应（如受激拉曼散射SRS、受激布里渊散射SBS）会引起信号失真和功率损耗。在ROF系统中，需要合理控制光功率，并采取相应的抑制措施。 3. 光电探测与射频解调：在接收端，需要将光载射频信号高效地转换回电信号，并提取出原始的射频信息。 光电探测器（PD）：PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）是常用的光电探测器。APD具有内部增益，可以提高接收灵敏度，但需要更高的偏置电压。PIN二极管则结构简单，响应速度快。 射频解调：根据调制方式的不同，接收端需要进行相应的解调。对于IM调制，可以直接进行解调；对于外调制，则需要解调器将射频信号提取出来。 ROF技术面临的挑战与发展趋势 尽管ROF技术具有显著的优势，但在实际应用中仍面临一些挑战： 成本：高性能的激光器、调制器和光电探测器等器件的成本仍然较高，限制了ROF技术的广泛部署。 复杂性：ROF系统的设计和部署需要同时具备光通信和无线通信的专业知识，对技术人员的要求较高。 标准化：ROF技术的标准化工作尚在进行中，不同厂商之间的互操作性可能存在问题。 功耗与散热：部分ROF器件在工作时功耗较大，需要解决散热问题。 然而，随着技术的不断进步，ROF技术正朝着更加高效、低成本和集成化的方向发展。主要发展趋势包括： 集成化与小型化：将激光器、调制器、光电探测器等器件集成到单个芯片上，实现ROF系统的集成化和小型化，降低成本并提高稳定性。 全光ROF：研究在光域直接进行信号处理，避免光电转换，从而进一步提高带宽和效率，降低功耗。 宽带ROF：针对未来更高频率的无线通信需求，发展能够传输更高射频频率（如毫米波、太赫兹）的ROF技术。 网络化ROF：将ROF技术与光网络相结合，构建灵活、可重构的光载无线网络，实现更高级的网络管理和资源分配。 低成本ROF器件：开发低成本、高性能的ROF器件，如利用MEMS技术制造的调制器，或采用新型材料实现的激光器和探测器。 智能ROF：引入人工智能和机器学习技术，实现ROF网络的智能监测、优化和故障诊断。 ROF技术的应用领域 ROF技术凭借其独特的优势，已经在多个领域展现出巨大的应用价值： 1. 蜂窝移动通信网络（Front-haul）：在未来5G/6G移动通信网络中，基站的分布将更加密集，且需要支持更高的频率。ROF技术可以高效地将基站的射频信号通过光纤传输到核心网，实现“基站池化”和集中化管理，简化网络架构，降低运营成本。 2. 固定无线接入（FWA）：ROF技术可以将高带宽的固定宽带信号传输到用户端，提供比传统DSL或同轴电缆更优越的性能，特别是在光纤难以铺设的区域。 3. 雷达与电子战系统：ROF技术能够传输高带宽、低损耗的射频信号，这对于需要处理大量实时数据的雷达系统和电子战系统至关重要，可以实现远程部署和更好的信号处理。 4. 测试测量仪器：高精度、宽带宽的ROF技术能够为射频和微波测试测量仪器提供高保真的信号源和测量通道，满足航空航天、国防等领域对精密测量的需求。 5. 卫星通信：ROF技术可以克服卫星地面站与天线之间距离较远的限制，通过光纤传输高频信号，提高系统的灵活性和性能。 6. 医疗成像：在某些需要高分辨率、实时成像的应用中，如高频超声成像，ROF技术可以提供所需的带宽和低延迟。 7. 科学研究：在射电天文学、粒子加速器等领域，ROF技术用于传输和处理大量高速信号，支持前沿科学研究。 结论 光载无线通信（ROF）技术作为连接光纤通信与无线通信的桥梁，正以前所未有的态势推动着通信技术的进步。它不仅解决了传统无线传输的瓶颈问题，更为下一代通信网络的演进提供了强大的技术支撑。从理论的探索到前沿技术的突破，ROF技术正逐步走向成熟，并展现出广阔的应用前景。随着成本的下降、性能的提升以及集成化的发展，ROF技术必将在未来的通信格局中扮演越来越重要的角色，深刻地改变我们的生活和工作方式。对于从事通信、电子工程、物理学等相关领域的科研人员和工程师而言，深入理解ROF技术，把握其发展脉络，将是应对未来技术挑战、抓住发展机遇的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是既有扎实的理论根基，又不乏对前沿技术和未来发展的敏锐洞察。它不是那种泛泛而谈的书，而是真正做到了“从理论到前沿”的贯通。对于想要深入了解光载无线通信技术，尤其是希望掌握其最新发展动态和潜在应用方向的读者来说，这本书无疑是一本值得推荐的读物。我个人觉得，如果能够再增加一些具体的工程案例分析，或者提供一些相关的代码实现（虽然我知道这在理论书籍中不太常见），那就更加完美了，但即便如此，它也已经是一本非常出色的参考书了。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的逻辑结构非常清晰，每章之间衔接自然。作者在讲解复杂概念时，常常会穿插一些形象的比喻或者实际的例子，这对于像我这样不是专业背景的读者来说，无疑大大降低了理解的门槛。同时，书中还提供了大量的图表和仿真结果，这些可视化信息极大地增强了内容的直观性，帮助我更好地理解各个技术细节和性能表现。虽然内容偏学术，但整体的写作风格还是比较接地气的，让人读起来不会感到枯燥。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书在理论深度和广度上都做得挺不错的。它不仅涵盖了ROF通信的基本原理，还深入探讨了各种先进技术，比如光开关、光放大器在ROF系统中的应用，还有一些最新的研究方向，像毫米波和太赫兹频段的ROF，以及如何结合SDN（软件定义网络）来优化ROF网络。我印象比较深的是关于高频射频信号如何通过光纤进行低损耗传输的章节，里面涉及到了不少 RF over Fiber 技术的细节，比如色散补偿、非线性效应的处理等等，这些都是我之前接触比较少的内容。

评分☆☆☆☆☆

刚翻完一本《ROF光载无线通信：从理论到前沿》，怎么说呢，这本书确实是下了不少功夫的。我本来是对这个领域有点模糊的认识，想着找本能帮我系统梳理一下的书。这本书从最基础的光载无线通信原理讲起，把那些抽象的概念拆解得特别清晰，比如光调制、射频信号传输、光电转换这些，都给出了详细的推导和物理意义上的解释，不像有些书上来就给你公式堆砌。然后慢慢过渡到各种系统架构，包括点对点、点对多点的传输方式，不同架构下的信噪比、带宽特性都有分析，这点对于理解实际应用非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点之一在于它紧密结合了前沿的实际应用和未来的发展趋势。在看完理论基础和系统架构后，作者并没有止步不前，而是花了很大篇幅介绍了ROF技术在5G/6G通信、雷达系统、卫星通信等领域的应用前景和挑战。我特别喜欢它对未来可能出现的各种新型ROF应用场景的设想，比如利用ROF构建分布式天线系统，解决室内覆盖问题，或者在智能交通系统中实现高带宽、低时延的通信。这些内容给我打开了新的思路，也让我对这个领域充满期待。