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柯熙政 著

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• 无线通信
• 正交频分复用
• OFDM
• 无线光通信
• 光纤通信
• 信号处理
• 调制解调
• 通信原理
• 无线接入技术
• 复用技术

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030550880

商品编码：29306506907

包装：平装

出版时间：2018-05-01

基本信息

书名：无线光正交频分复用原理及应用

定价：138.00元

作者：柯熙政

出版社：科学出版社

出版日期：2018-05-01

ISBN：9787030550880

字数：

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版次：31

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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光通信,无线电通信

内容提要

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正交频分复用是多载波通信的一种，可以提高光通信的频谱效率，抑制信道干扰。《无线光正交频分复用原理及应用》论述无线光通信中的正交频分复用理论及应用, 系统介绍无线光通信中的正交频分复用传输体系，对光正交频分复用涉及的高峰均比、时间同步、信道估计及信道分配进行深入系统分析；对大气湍流及大气环境对正交频分复用信号的影响进行详细分析，对比分析光正交频分复用抑制大气湍流的特性。通过数值仿真及实验验证相关理论，触及本领域的**进展。

目录

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目录
前言
章 绪论 1
1.1 无线光通信技术的发展 1
1.2 光波在大气湍流中的传输研究进展 3
1.3 脉冲调制、副载波调制与无线光正交频分复用 5
1.3.1 脉冲调制的外研究现状 5
1.3.2 副载波调制的外研究现状 9
1.3.3 FSO-OFDM的提出 9
1.4 FSO-OFDM的特点 12
1.4.1 OFDM的优点 12
1.4.2 FSO-OFDM的特点 13
1.4.3 RF OFDM与FSO-OFDM的区别 14
1.4.4 FSO-OFDM亟待解决的问题 14
1.5 FSO-OFDM中的关键技术 15
参考文献 17
第2章 副载波调制技术 26
2.1 副载波调制 26
2.1.1 副载波调制信号的产生与检测 26
2.1.2 BPSK副载波调制的差错率 27
2.1.3 FSK副载波调制的差错率 30
2.1.4 MPSK与MQAM副载波调制的差错率 31
2.1.5 副载波调制性能分析 32
2.2 NC类正弦QPSK调制 35
2.2.1 NC类正弦QPSK调制原理 35
2.2.2 NC类正弦类QPSK调制性能分析 38
2.3 16PSK调制原理及仿真 49
2.3.1 MPSK信号的矢量表示 50
2.3.2 16PSK信号的调制方式 51
2.3.3 16PSK调制解调性能分析 53
2.3.4 16PSK副载波调制实验结果分析 59
2.4 64QAM调制与解调 66
2.4.1 64QAM系统的基本原理 66
2.4.2 64QAM信号调制解调仿真分析 71
2.4.3 仿真及实验结果分析 74
2.4.4 64QAM副载波调制实验结果分析 84
2.5 小结 87
参考文献 88
第3章 半导体激光器的非线性特性及其修正 91
3.1 半导体激光器 91
3.1.1 半导体激光器的工作原理 92
3.1.2 半导体激光器的分类 93
3.1.3 半导体激光器的基本特性 93
3.2 半导体激光器的非线性特性 97
3.2.1 动态非线性 97
3.2.2 静态非线性 102
3.2.3 半导体激光器的静态模型 103
3.2.4 半导体激光器的线性化 108
3.3 副载波调制中的激光器非线性互调失真 116
3.3.1 激光器的非线性互调失真 116
3.3.2 副载波调制的非线性互调失真特性 121
3.4 半导体激光器功率控制 131
3.4.1 温度对半导体激光器的影响 131
3.4.2 功率控制系统 133
3.5 小结 139
参考文献 139
第4章 FSO-OFDM系统 143
4.1 OFDM系统原理 143
4.1.1 OFDM信号的数学模型 144
4.1.2 由DFT实现OFDM145
4.2 OFDM频率漂移与相位噪声 147
4.2.1 频率漂移对OFDM的影响 148
4.2.2 OFDM系统的相位噪声 149
4.3 FSO-OFDM系统结构 151
4.3.1 直流偏置OFDM系统 153
4.3.2 限幅OFDM系统 154
4.3.3 非限幅OFDM系统 154
4.3.4 FSO-OFDM信号的解调 155
4.4 OFDM的信号结构 155
4.4.1 保护间隔和循环前缀 155
4.4.2 过采样 158
4.4.3 加窗 159
4.5 FSO-OFDM信号的噪声特性 159
4.5.1 乘性噪声 160
4.5.2 混合噪声 160
4.5.3 FSO-OFDM实验研究 167
4.6 小结 169
参考文献 169
第5章 大气信道 171
5.1 激光传输中的大气散射与大气衰减 171
5.1.1 大气散射 171
5.1.2 大气衰减 172
5.2 激光在大气湍流中的传输 174
5.2.1 大气湍流的统计特性 174
5.2.2 大气湍流对激光传输的影响 178
5.3 大气湍流模型 179
5.3.1 log-normal湍流模型 180
5.3.2 Gamma-Gamma湍流模型 183
5.3.3 负指数分布湍流模型 187
5.3.4 湍流信道性能分析 188
5.4 大气色散及其对光信号传输的影响 193
5.4.1 大气中光的色散 193
5.4.2 光脉冲在大气湍流中的传播 197
5.4.3 连续波在大气湍流中的传播 201
5.5 大气色散对OFDM信号的影响 203
5.5.1 对FSO-OFDM系统误码率的理论分析 203
5.5.2 脉冲时延对系统速率的限制 205
5.5.3 Gamma-Gamma信道对信号传输的影响 211
5.6 雨对光信号传输的影响 217
5.6.1 接收光强均值 218
5.6.2 相干场和非相干场的统计特性 221
5.6.3 非相干场的频谱特性和方差 223
5.7 小结 226
参考文献 227
第6章 OFDM系统的同步技术 231
6.1 OFDM中的时间同步 231
6.2 同步偏差对OFDM系统性能的影响 232
6.2.1 符号定时偏差对系统性能的影响 232
6.2.2 载波频率偏差对系统性能的影响 234
6.2.3 抽样时钟偏差对系统性能的影响 236
6.2.4 OFDM的同步算法原理 236
6.3 FSO-OFDM系统符号同步 239
6.3.1 传统的符号同步算法 240
6.3.2 改进的同步算法 244
6.4 频率同步算法 250
6.4.1 载波频率偏差估计算法 250
6.4.2 基于循环前缀的*大似然同步算法 251
6.4.3 ML 算法改进 258
6.5 小结 262
参考文献 263
第7章 FSO-OFDM调制系统中的峰均比 265
7.1 峰均比的定义及统计特性 265
7.1.1 峰均比的定义 265
7.1.2 峰均比的统计特性 266
7.1.3 高峰均比产生的原因及后果 267
7.2 降低峰均比的方法 267
7.2.1 限幅类技术 267
7.2.2 编码类技术 269
7.2.3 概率类技术 270
7.3 降低OFDM系统中峰均比的概率类方法 271
7.3.1 部分传输序列方法 271
7.3.2 选择性映射方法 279
7.3.3 信道仿真分析 281
7.3.4 实验结果分析 294
7.4 降低峰均比的编码类技术 296
7.4.1 几种分组编码方法 297
7.4.2 基于Golay互补序列和RM码的编译码算法 302
7.5 小结 309
参考文献 309
第8章 信道估计与信道分配 312
8.1 无线光OFDM信道估计 312
8.1.1 信道估计的分类 313
8.1.2 基于LS准则的信道估计算法 313
8.1.3 基于MMSE准则的信道估计算法 314
8.2 粒子滤波算法 317
8.2.1 贝叶斯估计方法 317
8.2.2 蒙特卡罗方法 321
8.2.3 粒子滤波算法原理 322
8.2.4 粒子滤波算法存在的主要问题 325
8.2.5 基于粒子滤波的大气激光OFDM系统信道估计 329
8.3 基于导频辅助信道估计算法 335
8.3.1 衰落信道对OFDM信号的影响 336
8.3.2 基于频域导频的信道估计算法 338
8.3.3 基于时域训练序列的信道估计算法 347
8.4 单用户FSO-OFDM信道分配 353
8.4.1 注水算法 354
8.4.2 自适应比特功率分配算法 355
8.4.3 改进的自适应比特功率分配算法 359
8.4.4 仿真结果分析 363
8.5 多用户FSO-OFDM自适应信道分配 364
8.5.1 多用户自适应FSO-OFDM系统原理 364
8.5.2 几种多用户自适应算法 365
8.5.3 改进算法 371
8.6 小结 376
参考文献 376

作者介绍

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文摘

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序言

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《光通信网络：下一代连接的基石》 内容简介： 在信息时代爆炸式增长的浪潮中，我们对数据的需求呈现出前所未有的迅猛态势。视频流、高清图像、虚拟现实、人工智能以及物联网设备的激增，都在以前所未有的速度吞噬着我们现有的通信带宽。传统的通信方式，无论是在延迟、容量还是能效方面，都已逐渐显露出其局限性，难以满足未来社会对无缝、高速、稳定连接的严苛要求。在这样的背景下，光通信网络，作为信息传输的“高速公路”，正以前所未有的速度和深度，重塑着我们连接世界的方方面面，成为支撑下一代数字经济和社会发展的关键基石。 《光通信网络：下一代连接的基石》一书，旨在为读者提供一个全面而深入的视角，去理解和探索现代光通信网络的原理、技术演进、关键挑战以及广阔的应用前景。本书并非聚焦于某一种特定的光通信调制技术，而是着眼于整个光通信网络体系的构建与运作，从物理层的光信号传输，到网络层的路由与管理，再到应用层的各种创新服务，力求展现一个完整的“光”生态图景。 本书的特色在于其广度和深度并存的叙述方式： 第一部分：光通信网络的基础原理与核心要素 在深入探讨复杂技术之前，本书首先为读者构建起坚实的基础知识体系。我们将从光的基础特性入手，介绍光是如何被用于信息编码和传输的。这包括对光波长、频率、相位以及偏振等基本概念的阐述，以及它们在光通信中的作用。 随后，我们将详细介绍构成光通信网络的基本组件。从作为信息载体的光源（如激光器和发光二极管），到承载光信号传播的传输介质（如光纤，包括单模光纤和多模光纤的特性与选择），再到用于光信号探测的光电探测器（如PIN二极管和雪崩光电二极管），本书将逐一解析这些关键器件的工作原理、性能指标以及在网络中的部署策略。 此外，光信号的放大与再生也是光通信网络中不可或缺的环节。本书将详细探讨各种光放大器（如掺铒光纤放大器EDFA）和光再生器的原理与技术，阐述它们如何克服光信号在长距离传输中的损耗和失真，确保信号的完整性和传输质量。 第二部分：现代光通信网络的关键技术与架构演进 随着信息量的不断攀升，单一的传输通道已无法满足需求。本书将深入探讨实现更高带宽、更高频谱效率和更灵活接入的关键技术。 波分复用（WDM）技术： 作为提高光纤传输容量的核心手段，本书将详细讲解波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）以及稀疏波分复用（CWDM）的原理。读者将了解到如何利用不同波长的光信号在同一根光纤中独立传输，从而成倍提升网络带宽。我们将分析波长选择、复用器/解复用器的设计以及色散补偿等关键技术。 光网络架构： 随着业务的多样化和网络规模的扩大，传统点对点连接的光网络已逐渐演变为更加灵活和智能化的架构。本书将探讨各种光网络架构，包括无源光网络（PON）的演进（如GPON、XG-PON、NG-PON2），以及它们在接入网中的广泛应用；同时，也将深入介绍核心网和骨干网中使用的更高级的光交换和路由技术，如光分组交换（OPS）和光电路交换（OCS），以及它们在提高网络动态性和资源利用率方面的潜力。 调制格式与编码技术： 为了在有限的频谱资源中传输更多的数据，高效的调制格式和编码技术至关重要。本书将介绍各种先进的光调制格式，如幅度调制（AM）、相位调制（PM）、正交幅度调制（QAM）以及相干光通信中的高级调制技术，并探讨纠错编码（ECC）在提高传输可靠性方面的作用。 第三部分：光通信网络面临的挑战与未来发展方向 尽管光通信技术取得了举世瞩目的成就，但前方仍面临着诸多挑战。本书将剖析这些挑战，并展望未来的发展趋势。 传输损耗与色散： 即使在光纤中，信号仍然会经历损耗和色散。本书将深入分析不同类型的损耗（如瑞利散射、吸收损耗）和色散（如材料色散、波导色散）的成因，以及各种补偿技术（如色散补偿光纤DCM、光栅补偿器）的原理和应用。 网络管理与自动化： 随着网络规模的不断增大和业务的复杂化，传统的手动网络管理方式已捉襟见肘。本书将探讨软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）在光通信网络中的应用，以及如何通过自动化和智能化手段来提高网络的运维效率和灵活性。 能效与可持续性： 高速通信需要消耗大量的能源。本书将关注如何在保持高性能的同时，提高光通信网络的能效，以及如何设计更环保、更可持续的光通信系统。 新兴技术与前沿研究： 本书还将涉足一些正在快速发展的领域，如可见光通信（VLC）、自由空间光通信（FSOC）、量子通信以及硅光子技术等，探讨它们如何为未来的通信网络带来新的机遇和突破。 第四部分：光通信网络的广泛应用场景 光通信网络已经渗透到我们社会经济生活的方方面面。本书将通过丰富的实例，展现光通信网络在不同领域的关键作用。 互联网与数据中心： 作为支撑全球互联网运行的“大动脉”，光通信网络是数据中心之间以及数据中心内部实现海量数据交换的唯一选择。本书将探讨数据中心互联（DCI）技术以及高性能计算（HPC）中对光通信网络的需求。 5G/6G移动通信： 移动通信网络的性能提升，尤其是未来5G和6G网络的部署，对回传和前传网络提出了更高的带宽和更低延迟的要求，而光通信网络是实现这些目标的核心。 物联网（IoT）与智慧城市： 大量物联网设备的连接需要高密度、低功耗的接入网络，光纤接入网以及未来的无线与光融合网络将扮演重要角色。 消费级应用： 从家庭宽带到高清视频流、云游戏，再到虚拟现实（VR）和增强现实（AR），光通信网络的高速连接能力正在不断丰富和改变我们的消费体验。 科研与工业应用： 在科学研究领域，如粒子加速器、射电望远镜阵列，以及工业自动化、智能制造等场景，高速、可靠的光通信网络也正发挥着越来越重要的作用。 《光通信网络：下一代连接的基石》不仅是为通信领域的专业人士和学生提供的深度技术参考，同样也适合对信息技术发展趋势感兴趣的广大读者。通过阅读本书，您将能够深刻理解当前通信技术发展的脉络，洞察未来连接的无限可能，并为构建一个更加互联、高效、智能的数字世界贡献力量。本书的目标是激发读者的好奇心，培养他们的技术视野，并为他们在光通信领域未来的学习和实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，科技的发展往往隐藏在那些看似晦涩难懂的专业术语之中，而“无线光正交频分复用原理及应用”这本书的书名，恰恰勾勒出了一种充满潜力的技术方向。虽然我目前对OFDM的理解仅停留在基础概念层面，但它在提升通信系统性能方面的潜力早已吸引了我。而“无线光”的加入，则为这项技术注入了全新的维度，它暗示着一种超越传统无线通信限制的可能性。我迫切希望这本书能深入剖析OFDM技术在无线光通信环境下的工作机制，它如何通过将数据流分割成多个子载波，并在每个子载波上独立进行调制，从而实现对信道失真的有效补偿。更重要的是，我希望能理解无线光通信如何克服其固有的挑战，例如光信号的定向性、遮挡问题以及环境光干扰。这本书是否会提供关于如何设计高效的发射和接收模块的指导？我最期待的，莫过于书中关于“应用”的部分，它会讲述这项技术在哪些领域能够带来革命性的改变？例如，在数据中心内部的超高速互联，或者在特定场景下（如医院、飞机内）的无线通信解决方案，是否都会有所涉及？我渴望从这本书中获得对这项技术的深刻洞察，并对其未来的发展前景有一个清晰的认知。

评分☆☆☆☆☆

我对于学习新兴技术有着近乎狂热的追求，尤其是在数据传输速率飞速增长的今天，如何更有效地利用现有资源，甚至开拓新的传输介质，一直是我的关注焦点。当我的目光落在“无线光正交频分复用原理及应用”这本书上时，一种强烈的求知欲便油然而生。我对OFDM技术早已有所耳闻，它在解决多径效应方面的卓越表现让我印象深刻，但将其与“无线光”这一概念结合，却是第一次接触。这不禁让我遐想，这是否意味着一种不受传统射频干扰困扰，且能够提供极高带宽的通信方式？我期待这本书能够清晰地解释OFDM在无线光通信场景下的工作原理，它如何克服光信号在空气中传输时可能遇到的衰减和散射问题，以及如何在高数据速率下保持信号的稳定性和可靠性。书中是否会涉及光信号的生成、编码、传输和解调的整个流程？对于“应用”的部分，我更是充满了好奇，这本书会揭示哪些令人振奋的应用场景？比如，在室内定位、智能照明、甚至是高速的短距离数据传输中，它又能扮演怎样的角色？我希望这本书能提供扎实的理论基础，并辅以贴近现实的应用分析，让我对这项技术有一个全面而深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

在信息爆炸的时代，对高效、可靠通信技术的需求愈发迫切。当我看到“无线光正交频分复用原理及应用”这个书名时，内心涌起一股强烈的探索欲。我虽非通信领域的专家，但对任何能够提升数据传输效率和质量的技术都充满好奇。我设想，这本书会详细阐述OFDM技术如何通过将高速数据流分割成众多低速的、相互正交的子载波来传输，从而有效抵抗由于多径效应引起的码间干扰，并大幅提高频谱利用率。而“无线光”的结合，更是让我对通信介质的革新充满了期待。这本书是否会深入探讨利用可见光或近红外光进行数据传输的原理，以及它与传统射频通信相比的独特优势，比如更高的安全性、更大的带宽潜力以及在特定环境下的可行性？我特别想了解，OFDM技术如何应用于无线光通信的实际场景中，它如何克服如信号衰减、光束散射、以及环境光干扰等技术难题？书中是否会介绍具体的调制解调方案，以及如何设计高效率的光调制器和光探测器？我对书中“应用”部分的内容更是充满期待，它会揭示这项技术在智能照明、室内定位、水下通信，乃至未来第六代通信技术中可能扮演的关键角色吗？我希望能通过阅读这本书，构建起对无线光OFDM技术的系统认知，并对其未来的发展潜力产生更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书实在太令人惊喜了！我一直对通信技术领域很感兴趣，特别是那些能够提升数据传输效率和稳定性的前沿技术。当我偶然看到这本书的书名时，立刻就被吸引住了。虽然我目前对无线光通信和OFDM技术了解不多，但光是“正交频分复用”这个词就让我觉得它一定蕴含着很多深刻的原理。我期待这本书能够用一种清晰易懂的方式，带领我走进这个全新的世界。我想象着书中会详细介绍OFDM技术是如何将高带宽信号分割成多个低带宽的子载波进行传输，以及它在对抗多径衰落方面的优势。更重要的是，我希望能了解无线光通信是如何利用可见光或近红外光作为传输媒介，与传统的射频通信相比，它又有哪些独特的优势和挑战。这本书会不会讲解光器件、调制解调技术，以及如何设计高效的光信号处理单元？我特别好奇的是，书里会不会包含一些实际的应用案例，比如在智能家居、车联网，甚至水下通信中的应用。我希望能学习到一些基础知识，然后能够举一反三，理解更多相关的技术。这本书的出现，对我来说就像是打开了一扇通往未知领域的大门，我迫不及待地想要探索其中的奥秘，了解它的发展前景和潜力。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的书名本身就充满了科技感和前沿性，让人忍不住想要一探究竟。虽然我不是通信专业的科班出身，但对任何能够解决实际通信瓶颈的技术都抱有浓厚的兴趣。当我看到“无线光”和“OFDM”这两个关键词组合在一起时，我立刻意识到这很可能是一本深入探讨如何突破传统无线通信限制的著作。我猜想，书中应该会详细阐述OFDM技术如何通过正交子载波来抵抗码间干扰，以及它在提高频谱利用率方面的巨大贡献。同时，“无线光”的加入，更是让我对接下来的内容充满了期待——是否意味着我们将看到一种全新的、不受电磁频谱限制的通信方式？这本书会不会深入讲解实现无线光通信的关键技术，比如激光器的选择、调制方式的设计，以及如何实现光信号的有效接收和解码？我特别关注的是，OFDM技术与无线光通信相结合，会产生怎样的协同效应，又是如何克服在传输距离、环境干扰（如遮挡、雾霾）等方面的挑战的？我非常渴望了解它的理论基础，并希望书中能提供一些能够启迪思维的思考方向，甚至是对未来通信技术发展趋势的预测。