无线光通信/高新科技译丛·通信技术系列 [Wireless Optical Communications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] Olivier，Bouchet 著，韩仲祥，马丽华，康巧燕 等 译

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• 无线光通信
• 光纤通信
• 自由空间光通信
• 可见光通信
• Li-Fi
• 通信技术
• 光电子技术
• 信息技术
• 高新科技
• 无线通信

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118113945

版次：1

商品编码：12367704

包装：精装

丛书名： 高新科技译丛·通信技术系列

外文名称：Wireless Optical Communications

开本：16开

出版时间：2017-11-01

用纸：胶版纸

页数：199

字数：259000

正文语种

内容简介

　　现代通信，至少在通信的末端（如电视接收器、计算机、录音机、网络游戏控制终端、电子书等）将被“无线化”和高速化：物理链路将不是铜线、光纤、硅或其他介质，而是位于一个发射接收器与另一个发射接收器之间的自由空间电磁波。
　　常用的无线链路是无线电频谱范围内的电磁波。这是一种很好的技术，但是它在速度（比特每秒）、频率、功率、兼容性及电磁污染等方面具有一定的局限性。关于信息的传送，我们知道，电磁波频率越高，速率越高。因此，现在实验室正在研究能够传输吉赫兹、太赫兹甚至更高频率的通信系统，太赫兹以上就接近光波了，位于红外线或可见光附近（100～1000TH），可以实现太比特每秒的通信速率。
　　随着激光器（发明于1960年）与石英光纤（石英光纤已经在1961年被证明具有应用于通信的潜力）的产生，并伴随着激光器、光电子产品与石英光纤制作加工技术的巨大进步，已经确定性地开启了光纤通信这一发展方向。基于光通信，人们已经可以实现洲际通信和宽带互联网。光通信作为基础研究领域具有重要社会价值。
　　无线光通信利用大气作为传输介质，在组成成分、物质均匀性和信号的重现性方面，大气环境要比硅系光导纤维复杂得多，无线光通信技术相比光纤通信技术能实现短距离宽带传输，而且允许太比特每秒的通信，而现在（指2011年），限制环境中，使用的是吉比特的末端传输（GTTT）。
　　大气光链路总会随周围环境因素（如灰尘、雾、雨等）的变化而变化，这些因素能引起通信系统性能的下降。在这样的环境下，光束的传输特性必须能提供良好的服务质量，正如Al.Naboulsi等人基于大气能见度建立的模型中描述的一样。大气能见度就是表征大气透明性的术语。现在，利用LED、激光、光电探测器等设施获得非离子化光子是成熟的技术，基于短距离的自由空间通信，尤其是室内通信，具有非常大的潜力。《无线光通信/高新科技译丛·通信技术系列》是《自由空间光传播与通信》的继续，《自由空间光传播与通信》一书主要讨论自由空间和有限空间远距离通信的物理基础。
　　《无线光通信/高新科技译丛·通信技术系列》更进一步地讨论关于实际通信系统的一体化信道、传播模型、链路选择以及数据处理与译码、调制、标准和安全性等。

内页插图

目录

绪论

第1章 光

第2章 光通信历史
2．1 基本定义
2．1．1 通信
2．1．2 电信
2．1．3 光通信
2．1．4 无线频率或赫兹波
2．2 史前通信
2．3 光电报
2．4 编码
2．5 光电话
2．5．1 日光通信
2．5．2 全天候光通信
2．6 亚历山大·格雷厄姆·贝尔的光电话

第3章 现代与日常无线光通信
3．1 基本原理
3．1．1 工作原理
3．1．2 光的传播
3．1．3 电磁学原理
3．1．4 数据交换模型
3．2 无线光通信
3．2．1 户外无线光通信
3．2．2 室内无线光通信
3．2．3 学术与技术生态系统

第4章 传播模型
4．1 引言
4．2 基带等效模型
4．2．1 无线电传输模型
4．2．2 自由空间光传输模型
4．2．3 信噪比
4．3 封闭环境中的漫射传播链路预算
4．3．1 符号间干扰
4．3．2 反射模型
4．3．3 建模

第5章 光在大气中的传输
5．1 概述
5．2 大气信道
5．2．1 大气的气体组成
5．2．2 气溶胶
5．3 光在大气中的传播
5．3．1 分子吸收
5．3．2 分子散射
5．3．3 气溶胶吸收
5．3．4 气溶胶散射
5．4 光大气传输模型
5．4．1 Kruse和Kim模型
5．4．2 Bataille模型
5．4．3 AINaboulsi模型
5．4．4 降雨衰减
5．4．5 降雪衰减
5．4．6 闪烁
5．5 实验装置
5．6 实验结果
5．6．1 实验结果与Kruse和Kim模型的对比（850nm）
5．6．2 与A1Naboulsi模型的对比
5．7 雾、霾和水汽
5．8 跑道可视范围（RVR）
5．8．1 能见度
5．8．2 测量仪器
5．9 自由空间光链路参数计算
5．10 小结
……

第6章 室内光链路预算
第7章 辐射损伤、安全、能量和相关法规
第8章 光器件与光电器件
第9章 数据处理
第10章 数据传输
第11章 设备和系统工程
第12章 结论

附录
参考文献

前言/序言

　　现代通信，至少在通信的末端（如电视接收器、计算机、录音机、网络游戏控制终端、电子书等）将被“无线化”和高速化：物理链路将不是铜线、光纤、硅或其他介质，而是位于一个发射接收器与另一个发射接收器之间的自由空间电磁波。
　　常用的无线链路是无线电频谱范围内的电磁波。这是一种很好的技术，但是它在速度（比特每秒）、频率、功率、兼容性及电磁污染等方面具有一定的局限性。关于信息的传送，我们知道，电磁波频率越高，速率越高。因此，现在实验室正在研究能够传输吉赫兹、太赫兹甚至更高频率的通信系统，太赫兹以上就接近光波了，位于红外线或可见光附近（100～1000TH），可以实现太比特每秒的通信速率。
　　随着激光器（发明于1960年）与石英光纤（石英光纤已经在1961年被证明具有应用于通信的潜力）的产生，并伴随着激光器、光电子产品与石英光纤制作加工技术的巨大进步，已经确定性地开启了光纤通信这一发展方向。基于光通信，人们已经可以实现洲际通信和宽带互联网。光通信作为最基础研究领域具有重要社会价值。
　　无线光通信利用大气作为传输介质，在组成成分、物质均匀性和信号的重现性方面，大气环境要比硅系光导纤维复杂得多，无线光通信技术相比光纤通信技术能实现短距离宽带传输，而且允许太比特每秒的通信，而现在（指2011年），限制环境中，使用的是吉比特的末端传输（GTTT）。
　　大气光链路总会随周围环境因素（如灰尘、雾、雨等）的变化而变化，这些因素能引起通信系统性能的下降。在这样的环境下，光束的传输特性必须能提供良好的服务质量，正如Al.Naboulsi等人基于大气能见度建立的模型中描述的一样。大气能见度就是表征大气透明性的术语。现在，利用LED、激光、光电探测器等设施获得非离子化光子是成熟的技术，基于短距离的自由空间通信，尤其是室内通信，具有非常大的潜力。本书是《自由空间光传播与通信》的继续，《自由空间光传播与通信》一书主要讨论自由空间和有限空间远距离通信的物理基础。本书更进一步地讨论关于实际通信系统的一体化信道、传播模型、链路选择以及数据处理与译码、调制、标准和安全性等。

无所不在的“光”：下一代通信的蓝图 在信息爆炸的时代，我们对通信速度、容量和灵活性的需求正以前所未有的速度增长。传统的无线电通信技术虽然取得了辉煌的成就，但随着频段资源的日益饱和，其瓶颈效应愈发明显。正是在这样的背景下，一种颠覆性的通信范式——无线光通信，正悄然崛起，预示着一个更快速、更高效、更绿色的信息时代。 无线光通信：拨开迷雾，看见未来 本书并非聚焦于“无线光通信/高新科技译丛·通信技术系列 [Wireless Optical Communications]”这一特定出版物，而是旨在深入浅出地剖析无线光通信（Wireless Optical Communications, WOC）这一广阔而激动人心的技术领域。它将带领读者穿越繁杂的技术细节，理解其核心原理，洞察其发展脉络，并展望其在未来的无限可能。 什么是无线光通信？ 简单来说，无线光通信就是利用光波作为载波来传输信息的无线通信技术。与我们熟悉的无线电波不同，光波的频率极高，这意味着它拥有极其巨大的带宽潜力，能够承载比传统无线电通信高出数千甚至数万倍的信息量。而“无线”的含义，则是在物理介质（如光纤）上传输光信号的基础上，引入了自由空间中的光信号传输，摆脱了线缆的束缚。 为何选择光？ 光，作为宇宙中最基本、最活跃的粒子之一，其卓越的通信潜力早已被认识。在自然界中，闪电、极光，甚至我们看到的彩虹，都蕴含着光信号的传播。人类发明的光纤通信技术，更是将光的信息传输能力发挥到了极致，构筑了现代互联网的基石。而将这种强大的能力延伸到空中，赋予无线通信以“光”的属性，便是无线光通信的核心理念。 无线光通信的核心技术： 为了实现自由空间的光信号传输，无线光通信技术需要克服诸多挑战，并发展出一系列独特的技术。这些技术共同构成了无线光通信的坚实基础： 光源与调制技术： 这是无线光通信的“心脏”。高性能的激光器或发光二极管（LED）是信息载体的源头，它们能够产生特定波长、高强度且稳定的光束。随之而来的是高效的调制技术，将数字信息编码到光信号的强度、频率、相位甚至偏振中，实现信息的“加载”。常见的调制方式包括开关键控（OOK）、相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等，它们的目标是在保证传输效率的同时，尽量降低误码率。 光学器件与光学路径： 将光信号精确地发射出去，并在接收端准确地捕捉到，是无线光通信的关键环节。这需要精密的光学设计，包括透镜、反射镜、分束器等。更重要的是，需要精确的光学指向与跟踪系统。由于光束在空气中会受到大气扰动、障碍物阻挡等影响，如何保持发射端和接收端之间的光学对准，是实现稳定通信的重中之重。这通常涉及到自适应光学技术、光束稳定技术以及智能跟踪算法。 信号检测与解码： 在接收端，需要高灵敏度的光电探测器将微弱的光信号转换为电信号。随后，复杂的信号处理算法被用于从噪声和干扰中提取原始信息，并进行解码。这包括先进的误码纠正技术、信道均衡技术，以应对无线传输过程中引入的各种失真。 波长复用技术（WDM）： 类似于光纤通信中的WDM，无线光通信同样可以利用不同波长的光束在同一空间中独立传输信息，进一步提升总的通信容量。这就像在一个“光通道”中，同时运行多条“光列车”，每列车承载着不同的信息。 无线光通信的细分领域： 无线光通信并非单一的技术，而是包含多个细分方向，各自拥有独特的应用场景和技术特点： 自由空间光通信（Free Space Optics, FSO）： 这是最直接的无线光通信形式，通过激光束在空气中直接传输信息。它不需要建造光纤管道，部署灵活，尤其适合于城市内的点对点通信、楼宇间的连接，或者作为现有网络的补充。FSO可以实现极高的传输速率，但受大气条件（如雾、雨、雪、沙尘）和视距（Line-of-Sight, LoS）的影响较大。 室内光通信（Indoor Optical Wireless Communications, IOWC）： 在室内环境中，利用LED光源进行通信，又称可见光通信（Visible Light Communication, VLC）或红外通信。LED灯不仅可以照明，还可以通过控制其开关的频率来编码信息，实现高速的数据传输。VLC的优势在于安全性高（光信号不易穿透墙壁），功耗低，且不占用无线电频谱。它有望成为未来物联网、智能家居和室内定位的重要技术。 水下光通信（Underwater Optical Communications, UOWC）： 在海洋、湖泊等水下环境中，电磁波的衰减非常严重，而光波在短距离内衰减相对较小。水下光通信是实现水下机器人、潜艇、水下传感器网络之间通信的关键。它需要解决光在水中的散射、吸收等问题，并采用特制的发射和接收器件。 卫星激光通信（Satellite Laser Communications）： 利用激光束在卫星之间或卫星与地面站之间进行高速数据传输。相比于微波通信，激光通信可以实现更高的速率，更小的终端尺寸和更低的功耗。这对于构建高效的卫星通信网络，实现全球范围内的信息互联至关重要。 无线光通信的应用前景： 无线光通信技术的飞速发展，正为众多领域带来革命性的变革： 下一代无线网络： 随着5G甚至6G时代的到来，对网络容量和速度的需求将呈指数级增长。无线光通信，特别是FSO，可以作为光纤到户（FTTH）和宏基站之间无线回传的理想解决方案，极大缓解频谱压力，提升网络性能。 物联网（IoT）与智能家居： VLC技术能够让家中的照明设备成为高速通信的节点，为智能家居设备提供低成本、高安全性、高可靠的通信通道。传感器、智能家电、可穿戴设备都可以通过光信号进行互联。 智能交通系统（ITS）： 车辆之间的通信（V2V）和车辆与基础设施之间的通信（V2I）对于提升交通安全和效率至关重要。无线光通信可以实现超低延迟、高带宽的通信，支持自动驾驶、交通信号优化等应用。 数据中心内部互联： 数据中心内部需要海量的数据传输。将无线光通信技术引入数据中心，可以实现机架之间、服务器之间的无线高速互联，简化布线，提高灵活性和效率。 军事与安全通信： 在一些特殊环境下，如敌方干扰严重的区域，或者需要高度保密通信的场景，无线光通信因其指向性强、抗干扰能力强等特点，具有独特的优势。 医疗与工业自动化： 在对电磁兼容性要求极高的医疗环境，或在对精度和稳定性要求苛刻的工业自动化生产线上，无线光通信可以提供安全可靠的连接方案。 挑战与未来展望： 尽管无线光通信展现出巨大的潜力，但其发展并非一帆风顺，依然面临一些挑战： 环境影响： FSO对大气条件敏感，恶劣天气会显著降低通信距离和可靠性。需要进一步研究和发展能够抵抗大气扰动的技术，如多径合并、鲁棒的信号处理算法。 视距限制： 大多数无线光通信需要清晰的视距。如何实现非视距（Non-Line-of-Sight, NLoS）通信，或者通过多跳中继来克服障碍物，是重要的研究方向。 安全与隐私： 虽然光信号不易穿透墙壁，但其高强度光束也可能带来潜在的安全隐患。需要开发更安全的通信协议和光束管理技术。 成本与标准化： 随着技术的成熟和规模化生产，成本的降低和行业标准的建立将是推动其广泛应用的关键。 然而，随着技术的不断进步，这些挑战正在逐步被克服。研究人员正在探索利用智能反射面（RIS）、光学漫反射、人工智能辅助的路径规划等新方法，来提升无线光通信的鲁棒性和灵活性。新材料、新器件的发展，也在不断提升光电器件的性能，降低能耗，拓展应用范围。 结语： 无线光通信，这项看似科幻的技术，正以前所未有的速度融入我们的现实生活。它并非要取代现有的通信方式，而是作为一种重要的补充和升级，与现有的通信技术协同工作，共同构建一个更智能、更互联、更高效的未来。当我们仰望星空，看到闪烁的星光；当我们漫步城市，看到璀璨的灯火，或许在不久的将来，这些“光”都将承载着我们无限的信息，传递着无尽的可能。理解无线光通信，就是理解通信的未来，就是理解人类连接世界的下一个篇章。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对科技动态颇为关注的业余爱好者，我一直对“下一代通信技术”充满了探索欲。在众多的新兴技术中，无线光通信以其独特的优势——高带宽、低干扰、高安全性等——引起了我浓厚的兴趣。然而，对于我这样一个非专业人士来说，理解这些尖端技术往往需要花费大量的时间和精力去查阅各种资料，而且很多信息零散且晦涩难懂。所以我迫切希望能够找到一本既有深度又不失易读性的书籍，能够系统地梳理无线光通信的发展脉络、关键技术以及未来的应用前景。我尤其希望能看到书中对不同类型无线光通信技术的比较分析，例如，它们在速率、距离、能耗、成本等方面的差异，以及各自适用的场景。此外，我也对这项技术在智能城市、物联网、医疗健康等领域的潜在应用充满了好奇，并希望这本书能提供一些富有启发性的见解和前瞻性的展望，让我能够站在更高的视角去理解这项技术对我们生活可能带来的深刻变革，感受到科技发展带来的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对日常生活科技细节充满好奇的普通读者，平时喜欢关注那些能够改善生活、提升便利性的新技术。最近，我经常听到“用灯光上网”这样的说法，感到非常新奇，也引发了我对“无线光通信”这个概念的极大兴趣。我希望通过阅读这本书，能够像解开一个有趣的谜团一样，弄清楚这项技术到底是如何工作的。我希望能看到书中用通俗易懂的语言，解释无线光通信的基本原理，比如光是怎么变成信息的，又怎么被我们接收到的。我特别想了解这项技术与我们现在常用的Wi-Fi有什么不同，它有没有什么独特的优点，比如速度更快，或者更不容易被干扰。我还好奇这项技术究竟能用在哪些地方，是不是真的像传言中那样，可以让我们在任何有灯光的地方都能上网？我希望能看到一些生动的例子和图示，让整个学习过程充满乐趣，也让我对未来科技的生活充满了更多美好的想象，感受到科技为我们带来的惊喜。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在通信行业摸爬滚打多年的工程师，我深知技术迭代的速度之快，也深知掌握前沿技术的重要性。近来，无线光通信的讨论越来越多，虽然在工作中偶尔会接触到一些零散的信息，但始终没有机会系统地学习和了解这项技术。我一直在寻找一本能够全面、深入地讲解无线光通信的专业书籍，它应该能够涵盖从基本原理到实现细节，再到实际应用的所有方面。我希望这本书能够详细介绍无线光通信系统的架构设计，包括发射端和接收端的关键组件、信号调制解调技术、光学链路设计以及系统性能评估等。更重要的是，我期待书中能够包含一些实际工程中的挑战与解决方案，例如信道特性分析、干扰抑制、功耗优化以及可靠性保障等。此外，我也希望能够了解到这项技术在不同应用场景下的具体部署方案和商业模式，从而为我的工作提供更直接的指导和参考，帮助我在技术浪潮中保持竞争力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在通信设备研发领域工作的技术人员，我一直在关注能够推动行业发展的新兴技术，而无线光通信无疑是其中一个极具潜力的方向。我迫切需要一本能够为我提供理论指导和技术启发的书籍，帮助我更深入地理解这项技术的底层逻辑和技术细节。我期望这本书能够系统地梳理无线光通信的各个关键技术，包括但不限于光源技术、调制技术、光电探测技术、信道编码技术以及系统集成技术等。同时，我也希望书中能够包含对不同无线光通信标准和协议的详细介绍，以及相关的性能指标和测试方法。此外，对于我从事的研发工作而言，了解现有技术的局限性和未解决的技术难题，以及行业内最新的研究动态和发展趋势，将有助于我把握技术方向，进行有针对性的研发。我期待这本书能够成为我解决技术难题、提升研发效率的得力助手，带领我在无线光通信的创新道路上不断前进。

评分☆☆☆☆☆

这本《无线光通信》的出现，简直像一道曙光，照亮了我一直以来在通信技术领域探索的迷茫。我是一名通信工程专业的学生，平时就对各种前沿技术充满了好奇。最近对“无线光通信”这个概念非常感兴趣，但市面上相关的书籍要么过于理论化，要么内容浅显，难以满足我深入学习的需求。当我偶然看到这本《无线光通信》时，心中涌起了莫大的期待。我希望这本书能像一位经验丰富的导师，循序渐进地为我讲解这项技术的核心原理、关键技术以及发展前景。我特别希望能看到书中详细阐述VLC（可见光通信）和LiFi（光保真）等技术的优势和局限性，以及它们在不同场景下的应用案例，比如智能家居、车联网、水下通信等。同时，我也期待书中能包含一些最新的研究进展和未来的发展趋势，让我能够对这个领域有一个更全面、更深刻的认识，为我今后的学习和研究打下坚实的基础。我真的非常渴望能够通过这本书，打开一扇通往无线光通信新世界的大门，感受到科技创新的魅力。