無綫光通信/高新科技譯叢·通信技術係列 [Wireless Optical Communications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[法] Olivier，Bouchet 著，韓仲祥，馬麗華，康巧燕 等 譯

圖書標籤:

• 無綫光通信
• 光縴通信
• 自由空間光通信
• 可見光通信
• Li-Fi
• 通信技術
• 光電子技術
• 信息技術
• 高新科技
• 無綫通信

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118113945

版次：1

商品編碼：12367704

包裝：精裝

叢書名： 高新科技譯叢·通信技術係列

外文名稱：Wireless Optical Communications

開本：16開

齣版時間：2017-11-01

用紙：膠版紙

頁數：199

字數：259000

正文語種

內容簡介

　　現代通信，至少在通信的末端（如電視接收器、計算機、錄音機、網絡遊戲控製終端、電子書等）將被“無綫化”和高速化：物理鏈路將不是銅綫、光縴、矽或其他介質，而是位於一個發射接收器與另一個發射接收器之間的自由空間電磁波。
　　常用的無綫鏈路是無綫電頻譜範圍內的電磁波。這是一種很好的技術，但是它在速度（比特每秒）、頻率、功率、兼容性及電磁汙染等方麵具有一定的局限性。關於信息的傳送，我們知道，電磁波頻率越高，速率越高。因此，現在實驗室正在研究能夠傳輸吉赫茲、太赫茲甚至更高頻率的通信係統，太赫茲以上就接近光波瞭，位於紅外綫或可見光附近（100～1000TH），可以實現太比特每秒的通信速率。
　　隨著激光器（發明於1960年）與石英光縴（石英光縴已經在1961年被證明具有應用於通信的潛力）的産生，並伴隨著激光器、光電子産品與石英光縴製作加工技術的巨大進步，已經確定性地開啓瞭光縴通信這一發展方嚮。基於光通信，人們已經可以實現洲際通信和寬帶互聯網。光通信作為基礎研究領域具有重要社會價值。
　　無綫光通信利用大氣作為傳輸介質，在組成成分、物質均勻性和信號的重現性方麵，大氣環境要比矽係光導縴維復雜得多，無綫光通信技術相比光縴通信技術能實現短距離寬帶傳輸，而且允許太比特每秒的通信，而現在（指2011年），限製環境中，使用的是吉比特的末端傳輸（GTTT）。
　　大氣光鏈路總會隨周圍環境因素（如灰塵、霧、雨等）的變化而變化，這些因素能引起通信係統性能的下降。在這樣的環境下，光束的傳輸特性必須能提供良好的服務質量，正如Al.Naboulsi等人基於大氣能見度建立的模型中描述的一樣。大氣能見度就是錶徵大氣透明性的術語。現在，利用LED、激光、光電探測器等設施獲得非離子化光子是成熟的技術，基於短距離的自由空間通信，尤其是室內通信，具有非常大的潛力。《無綫光通信/高新科技譯叢·通信技術係列》是《自由空間光傳播與通信》的繼續，《自由空間光傳播與通信》一書主要討論自由空間和有限空間遠距離通信的物理基礎。
　　《無綫光通信/高新科技譯叢·通信技術係列》更進一步地討論關於實際通信係統的一體化信道、傳播模型、鏈路選擇以及數據處理與譯碼、調製、標準和安全性等。

內頁插圖

目錄

緒論

第1章 光

第2章 光通信曆史
2．1 基本定義
2．1．1 通信
2．1．2 電信
2．1．3 光通信
2．1．4 無綫頻率或赫茲波
2．2 史前通信
2．3 光電報
2．4 編碼
2．5 光電話
2．5．1 日光通信
2．5．2 全天候光通信
2．6 亞曆山大·格雷厄姆·貝爾的光電話

第3章 現代與日常無綫光通信
3．1 基本原理
3．1．1 工作原理
3．1．2 光的傳播
3．1．3 電磁學原理
3．1．4 數據交換模型
3．2 無綫光通信
3．2．1 戶外無綫光通信
3．2．2 室內無綫光通信
3．2．3 學術與技術生態係統

第4章 傳播模型
4．1 引言
4．2 基帶等效模型
4．2．1 無綫電傳輸模型
4．2．2 自由空間光傳輸模型
4．2．3 信噪比
4．3 封閉環境中的漫射傳播鏈路預算
4．3．1 符號間乾擾
4．3．2 反射模型
4．3．3 建模

第5章 光在大氣中的傳輸
5．1 概述
5．2 大氣信道
5．2．1 大氣的氣體組成
5．2．2 氣溶膠
5．3 光在大氣中的傳播
5．3．1 分子吸收
5．3．2 分子散射
5．3．3 氣溶膠吸收
5．3．4 氣溶膠散射
5．4 光大氣傳輸模型
5．4．1 Kruse和Kim模型
5．4．2 Bataille模型
5．4．3 AINaboulsi模型
5．4．4 降雨衰減
5．4．5 降雪衰減
5．4．6 閃爍
5．5 實驗裝置
5．6 實驗結果
5．6．1 實驗結果與Kruse和Kim模型的對比（850nm）
5．6．2 與A1Naboulsi模型的對比
5．7 霧、霾和水汽
5．8 跑道可視範圍（RVR）
5．8．1 能見度
5．8．2 測量儀器
5．9 自由空間光鏈路參數計算
5．10 小結
……

第6章 室內光鏈路預算
第7章 輻射損傷、安全、能量和相關法規
第8章 光器件與光電器件
第9章 數據處理
第10章 數據傳輸
第11章 設備和係統工程
第12章 結論

附錄
參考文獻

前言/序言

　　現代通信，至少在通信的末端（如電視接收器、計算機、錄音機、網絡遊戲控製終端、電子書等）將被“無綫化”和高速化：物理鏈路將不是銅綫、光縴、矽或其他介質，而是位於一個發射接收器與另一個發射接收器之間的自由空間電磁波。
　　常用的無綫鏈路是無綫電頻譜範圍內的電磁波。這是一種很好的技術，但是它在速度（比特每秒）、頻率、功率、兼容性及電磁汙染等方麵具有一定的局限性。關於信息的傳送，我們知道，電磁波頻率越高，速率越高。因此，現在實驗室正在研究能夠傳輸吉赫茲、太赫茲甚至更高頻率的通信係統，太赫茲以上就接近光波瞭，位於紅外綫或可見光附近（100～1000TH），可以實現太比特每秒的通信速率。
　　隨著激光器（發明於1960年）與石英光縴（石英光縴已經在1961年被證明具有應用於通信的潛力）的産生，並伴隨著激光器、光電子産品與石英光縴製作加工技術的巨大進步，已經確定性地開啓瞭光縴通信這一發展方嚮。基於光通信，人們已經可以實現洲際通信和寬帶互聯網。光通信作為最基礎研究領域具有重要社會價值。
　　無綫光通信利用大氣作為傳輸介質，在組成成分、物質均勻性和信號的重現性方麵，大氣環境要比矽係光導縴維復雜得多，無綫光通信技術相比光縴通信技術能實現短距離寬帶傳輸，而且允許太比特每秒的通信，而現在（指2011年），限製環境中，使用的是吉比特的末端傳輸（GTTT）。
　　大氣光鏈路總會隨周圍環境因素（如灰塵、霧、雨等）的變化而變化，這些因素能引起通信係統性能的下降。在這樣的環境下，光束的傳輸特性必須能提供良好的服務質量，正如Al.Naboulsi等人基於大氣能見度建立的模型中描述的一樣。大氣能見度就是錶徵大氣透明性的術語。現在，利用LED、激光、光電探測器等設施獲得非離子化光子是成熟的技術，基於短距離的自由空間通信，尤其是室內通信，具有非常大的潛力。本書是《自由空間光傳播與通信》的繼續，《自由空間光傳播與通信》一書主要討論自由空間和有限空間遠距離通信的物理基礎。本書更進一步地討論關於實際通信係統的一體化信道、傳播模型、鏈路選擇以及數據處理與譯碼、調製、標準和安全性等。

無所不在的“光”：下一代通信的藍圖 在信息爆炸的時代，我們對通信速度、容量和靈活性的需求正以前所未有的速度增長。傳統的無綫電通信技術雖然取得瞭輝煌的成就，但隨著頻段資源的日益飽和，其瓶頸效應愈發明顯。正是在這樣的背景下，一種顛覆性的通信範式——無綫光通信，正悄然崛起，預示著一個更快速、更高效、更綠色的信息時代。 無綫光通信：撥開迷霧，看見未來 本書並非聚焦於“無綫光通信/高新科技譯叢·通信技術係列 [Wireless Optical Communications]”這一特定齣版物，而是旨在深入淺齣地剖析無綫光通信（Wireless Optical Communications, WOC）這一廣闊而激動人心的技術領域。它將帶領讀者穿越繁雜的技術細節，理解其核心原理，洞察其發展脈絡，並展望其在未來的無限可能。 什麼是無綫光通信？ 簡單來說，無綫光通信就是利用光波作為載波來傳輸信息的無綫通信技術。與我們熟悉的無綫電波不同，光波的頻率極高，這意味著它擁有極其巨大的帶寬潛力，能夠承載比傳統無綫電通信高齣數韆甚至數萬倍的信息量。而“無綫”的含義，則是在物理介質（如光縴）上傳輸光信號的基礎上，引入瞭自由空間中的光信號傳輸，擺脫瞭綫纜的束縛。 為何選擇光？ 光，作為宇宙中最基本、最活躍的粒子之一，其卓越的通信潛力早已被認識。在自然界中，閃電、極光，甚至我們看到的彩虹，都蘊含著光信號的傳播。人類發明的光縴通信技術，更是將光的信息傳輸能力發揮到瞭極緻，構築瞭現代互聯網的基石。而將這種強大的能力延伸到空中，賦予無綫通信以“光”的屬性，便是無綫光通信的核心理念。 無綫光通信的核心技術： 為瞭實現自由空間的光信號傳輸，無綫光通信技術需要剋服諸多挑戰，並發展齣一係列獨特的技術。這些技術共同構成瞭無綫光通信的堅實基礎： 光源與調製技術： 這是無綫光通信的“心髒”。高性能的激光器或發光二極管（LED）是信息載體的源頭，它們能夠産生特定波長、高強度且穩定的光束。隨之而來的是高效的調製技術，將數字信息編碼到光信號的強度、頻率、相位甚至偏振中，實現信息的“加載”。常見的調製方式包括開關鍵控（OOK）、相移鍵控（PSK）、正交幅度調製（QAM）等，它們的目標是在保證傳輸效率的同時，盡量降低誤碼率。 光學器件與光學路徑： 將光信號精確地發射齣去，並在接收端準確地捕捉到，是無綫光通信的關鍵環節。這需要精密的光學設計，包括透鏡、反射鏡、分束器等。更重要的是，需要精確的光學指嚮與跟蹤係統。由於光束在空氣中會受到大氣擾動、障礙物阻擋等影響，如何保持發射端和接收端之間的光學對準，是實現穩定通信的重中之重。這通常涉及到自適應光學技術、光束穩定技術以及智能跟蹤算法。 信號檢測與解碼： 在接收端，需要高靈敏度的光電探測器將微弱的光信號轉換為電信號。隨後，復雜的信號處理算法被用於從噪聲和乾擾中提取原始信息，並進行解碼。這包括先進的誤碼糾正技術、信道均衡技術，以應對無綫傳輸過程中引入的各種失真。 波長復用技術（WDM）： 類似於光縴通信中的WDM，無綫光通信同樣可以利用不同波長的光束在同一空間中獨立傳輸信息，進一步提升總的通信容量。這就像在一個“光通道”中，同時運行多條“光列車”，每列車承載著不同的信息。 無綫光通信的細分領域： 無綫光通信並非單一的技術，而是包含多個細分方嚮，各自擁有獨特的應用場景和技術特點： 自由空間光通信（Free Space Optics, FSO）： 這是最直接的無綫光通信形式，通過激光束在空氣中直接傳輸信息。它不需要建造光縴管道，部署靈活，尤其適閤於城市內的點對點通信、樓宇間的連接，或者作為現有網絡的補充。FSO可以實現極高的傳輸速率，但受大氣條件（如霧、雨、雪、沙塵）和視距（Line-of-Sight, LoS）的影響較大。 室內光通信（Indoor Optical Wireless Communications, IOWC）： 在室內環境中，利用LED光源進行通信，又稱可見光通信（Visible Light Communication, VLC）或紅外通信。LED燈不僅可以照明，還可以通過控製其開關的頻率來編碼信息，實現高速的數據傳輸。VLC的優勢在於安全性高（光信號不易穿透牆壁），功耗低，且不占用無綫電頻譜。它有望成為未來物聯網、智能傢居和室內定位的重要技術。 水下光通信（Underwater Optical Communications, UOWC）： 在海洋、湖泊等水下環境中，電磁波的衰減非常嚴重，而光波在短距離內衰減相對較小。水下光通信是實現水下機器人、潛艇、水下傳感器網絡之間通信的關鍵。它需要解決光在水中的散射、吸收等問題，並采用特製的發射和接收器件。 衛星激光通信（Satellite Laser Communications）： 利用激光束在衛星之間或衛星與地麵站之間進行高速數據傳輸。相比於微波通信，激光通信可以實現更高的速率，更小的終端尺寸和更低的功耗。這對於構建高效的衛星通信網絡，實現全球範圍內的信息互聯至關重要。 無綫光通信的應用前景： 無綫光通信技術的飛速發展，正為眾多領域帶來革命性的變革： 下一代無綫網絡： 隨著5G甚至6G時代的到來，對網絡容量和速度的需求將呈指數級增長。無綫光通信，特彆是FSO，可以作為光縴到戶（FTTH）和宏基站之間無綫迴傳的理想解決方案，極大緩解頻譜壓力，提升網絡性能。 物聯網（IoT）與智能傢居： VLC技術能夠讓傢中的照明設備成為高速通信的節點，為智能傢居設備提供低成本、高安全性、高可靠的通信通道。傳感器、智能傢電、可穿戴設備都可以通過光信號進行互聯。 智能交通係統（ITS）： 車輛之間的通信（V2V）和車輛與基礎設施之間的通信（V2I）對於提升交通安全和效率至關重要。無綫光通信可以實現超低延遲、高帶寬的通信，支持自動駕駛、交通信號優化等應用。 數據中心內部互聯： 數據中心內部需要海量的數據傳輸。將無綫光通信技術引入數據中心，可以實現機架之間、服務器之間的無綫高速互聯，簡化布綫，提高靈活性和效率。 軍事與安全通信： 在一些特殊環境下，如敵方乾擾嚴重的區域，或者需要高度保密通信的場景，無綫光通信因其指嚮性強、抗乾擾能力強等特點，具有獨特的優勢。 醫療與工業自動化： 在對電磁兼容性要求極高的醫療環境，或在對精度和穩定性要求苛刻的工業自動化生産綫上，無綫光通信可以提供安全可靠的連接方案。 挑戰與未來展望： 盡管無綫光通信展現齣巨大的潛力，但其發展並非一帆風順，依然麵臨一些挑戰： 環境影響： FSO對大氣條件敏感，惡劣天氣會顯著降低通信距離和可靠性。需要進一步研究和發展能夠抵抗大氣擾動的技術，如多徑閤並、魯棒的信號處理算法。 視距限製： 大多數無綫光通信需要清晰的視距。如何實現非視距（Non-Line-of-Sight, NLoS）通信，或者通過多跳中繼來剋服障礙物，是重要的研究方嚮。 安全與隱私： 雖然光信號不易穿透牆壁，但其高強度光束也可能帶來潛在的安全隱患。需要開發更安全的通信協議和光束管理技術。 成本與標準化： 隨著技術的成熟和規模化生産，成本的降低和行業標準的建立將是推動其廣泛應用的關鍵。 然而，隨著技術的不斷進步，這些挑戰正在逐步被剋服。研究人員正在探索利用智能反射麵（RIS）、光學漫反射、人工智能輔助的路徑規劃等新方法，來提升無綫光通信的魯棒性和靈活性。新材料、新器件的發展，也在不斷提升光電器件的性能，降低能耗，拓展應用範圍。 結語： 無綫光通信，這項看似科幻的技術，正以前所未有的速度融入我們的現實生活。它並非要取代現有的通信方式，而是作為一種重要的補充和升級，與現有的通信技術協同工作，共同構建一個更智能、更互聯、更高效的未來。當我們仰望星空，看到閃爍的星光；當我們漫步城市，看到璀璨的燈火，或許在不久的將來，這些“光”都將承載著我們無限的信息，傳遞著無盡的可能。理解無綫光通信，就是理解通信的未來，就是理解人類連接世界的下一個篇章。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對科技動態頗為關注的業餘愛好者，我一直對“下一代通信技術”充滿瞭探索欲。在眾多的新興技術中，無綫光通信以其獨特的優勢——高帶寬、低乾擾、高安全性等——引起瞭我濃厚的興趣。然而，對於我這樣一個非專業人士來說，理解這些尖端技術往往需要花費大量的時間和精力去查閱各種資料，而且很多信息零散且晦澀難懂。所以我迫切希望能夠找到一本既有深度又不失易讀性的書籍，能夠係統地梳理無綫光通信的發展脈絡、關鍵技術以及未來的應用前景。我尤其希望能看到書中對不同類型無綫光通信技術的比較分析，例如，它們在速率、距離、能耗、成本等方麵的差異，以及各自適用的場景。此外，我也對這項技術在智能城市、物聯網、醫療健康等領域的潛在應用充滿瞭好奇，並希望這本書能提供一些富有啓發性的見解和前瞻性的展望，讓我能夠站在更高的視角去理解這項技術對我們生活可能帶來的深刻變革，感受到科技發展帶來的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對日常生活科技細節充滿好奇的普通讀者，平時喜歡關注那些能夠改善生活、提升便利性的新技術。最近，我經常聽到“用燈光上網”這樣的說法，感到非常新奇，也引發瞭我對“無綫光通信”這個概念的極大興趣。我希望通過閱讀這本書，能夠像解開一個有趣的謎團一樣，弄清楚這項技術到底是如何工作的。我希望能看到書中用通俗易懂的語言，解釋無綫光通信的基本原理，比如光是怎麼變成信息的，又怎麼被我們接收到的。我特彆想瞭解這項技術與我們現在常用的Wi-Fi有什麼不同，它有沒有什麼獨特的優點，比如速度更快，或者更不容易被乾擾。我還好奇這項技術究竟能用在哪些地方，是不是真的像傳言中那樣，可以讓我們在任何有燈光的地方都能上網？我希望能看到一些生動的例子和圖示，讓整個學習過程充滿樂趣，也讓我對未來科技的生活充滿瞭更多美好的想象，感受到科技為我們帶來的驚喜。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在通信行業摸爬滾打多年的工程師，我深知技術迭代的速度之快，也深知掌握前沿技術的重要性。近來，無綫光通信的討論越來越多，雖然在工作中偶爾會接觸到一些零散的信息，但始終沒有機會係統地學習和瞭解這項技術。我一直在尋找一本能夠全麵、深入地講解無綫光通信的專業書籍，它應該能夠涵蓋從基本原理到實現細節，再到實際應用的所有方麵。我希望這本書能夠詳細介紹無綫光通信係統的架構設計，包括發射端和接收端的關鍵組件、信號調製解調技術、光學鏈路設計以及係統性能評估等。更重要的是，我期待書中能夠包含一些實際工程中的挑戰與解決方案，例如信道特性分析、乾擾抑製、功耗優化以及可靠性保障等。此外，我也希望能夠瞭解到這項技術在不同應用場景下的具體部署方案和商業模式，從而為我的工作提供更直接的指導和參考，幫助我在技術浪潮中保持競爭力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在通信設備研發領域工作的技術人員，我一直在關注能夠推動行業發展的新興技術，而無綫光通信無疑是其中一個極具潛力的方嚮。我迫切需要一本能夠為我提供理論指導和技術啓發的書籍，幫助我更深入地理解這項技術的底層邏輯和技術細節。我期望這本書能夠係統地梳理無綫光通信的各個關鍵技術，包括但不限於光源技術、調製技術、光電探測技術、信道編碼技術以及係統集成技術等。同時，我也希望書中能夠包含對不同無綫光通信標準和協議的詳細介紹，以及相關的性能指標和測試方法。此外，對於我從事的研發工作而言，瞭解現有技術的局限性和未解決的技術難題，以及行業內最新的研究動態和發展趨勢，將有助於我把握技術方嚮，進行有針對性的研發。我期待這本書能夠成為我解決技術難題、提升研發效率的得力助手，帶領我在無綫光通信的創新道路上不斷前進。

評分☆☆☆☆☆

這本《無綫光通信》的齣現，簡直像一道曙光，照亮瞭我一直以來在通信技術領域探索的迷茫。我是一名通信工程專業的學生，平時就對各種前沿技術充滿瞭好奇。最近對“無綫光通信”這個概念非常感興趣，但市麵上相關的書籍要麼過於理論化，要麼內容淺顯，難以滿足我深入學習的需求。當我偶然看到這本《無綫光通信》時，心中湧起瞭莫大的期待。我希望這本書能像一位經驗豐富的導師，循序漸進地為我講解這項技術的核心原理、關鍵技術以及發展前景。我特彆希望能看到書中詳細闡述VLC（可見光通信）和LiFi（光保真）等技術的優勢和局限性，以及它們在不同場景下的應用案例，比如智能傢居、車聯網、水下通信等。同時，我也期待書中能包含一些最新的研究進展和未來的發展趨勢，讓我能夠對這個領域有一個更全麵、更深刻的認識，為我今後的學習和研究打下堅實的基礎。我真的非常渴望能夠通過這本書，打開一扇通往無綫光通信新世界的大門，感受到科技創新的魅力。