高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用(第1卷):单载波调制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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余建军迟楠 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302499671

商品编码：29354542098

出版时间：2018-04-01

作  者:余建军//迟楠 著作 定  价:109 出 版 社:清华大学出版社 出版日期:2018年04月01日 页  数:265 装  帧:简装 ISBN:9787302499671 ●暂无

内容简介

暂无

高速光纤通信中的数字信号处理：多载波与先进调制技术 本书是“高速光纤通信中的数字信号处理”系列的第一卷，聚焦于多载波调制技术在现代光纤通信系统中的原理与应用。随着数据传输速率的不断攀升，传统单载波调制方式面临着带宽限制、色散效应严重等挑战。为了突破这些瓶颈，多载波调制技术应运而生，并已成为下一代高速光通信系统的核心技术之一。 本书将深入剖析多载波调制的基本原理，从理论到实践，为读者构建一个清晰、完整的知识体系。我们首先会回顾高速光纤通信系统面临的关键技术挑战，包括但不限于： 码间串扰（ISI）：高速信号在传输过程中，由于信道特性（如频率选择性衰落）的影响，一个码元的拖尾会干扰到后续码元，导致接收端无法准确判决。 色散效应：光纤本身对不同波长的光信号传输速度不同，导致信号展宽，降低传输距离和速率。 非线性效应：在高功率传输下，光纤的非线性效应会引入信号失真，限制传输性能。 噪声干扰：光接收端受限于噪声，影响信号的信噪比。 在此基础上，本书将详细阐述正交频分复用（OFDM）技术作为当前最主流的多载波调制方式的核心思想。我们将从以下几个关键方面进行深入探讨： 第一部分：OFDM基本原理与数学模型 1. OFDM的诞生与优势：我们将追溯OFDM的起源，并详细分析其相对于单载波调制的独特优势，例如： 抵抗码间串扰（ISI）的天然能力：OFDM将高速数据流分割成许多低速的子数据流，在各自的窄带子载波上独立传输。通过在每个OFDM符号前添加循环前缀（CP），有效地将符号间的ISI转换成子载波间的载波间干扰（ICI），而ICI可以通过更精细的均衡技术加以处理，甚至在许多场景下可以忽略。 简化均衡器的设计：由于每个子载波上的带宽很窄，其信道响应可以近似为平坦的，从而大大简化了均衡器的设计，将复杂频域均衡问题转化为简单的点对点均衡。 高频谱效率：子载波之间通过正交性可以非常紧密地排列，实现高频谱利用率。 2. OFDM的数学建模与信号生成： IFFT/FFT在OFDM中的作用：我们将详细介绍如何利用快速傅里叶变换（FFT）和反向快速傅里叶变换（IFFT）来高效地实现OFDM信号的调制和解调。理论上，OFDM信号可以看作是多个正交子载波上独立调制的信号之和。IFFT用于将频域的子载波数据映射到时域的OFDM符号，而FFT则用于从接收到的时域信号中恢复频域的子载波数据。 子载波分配与调制：我们将讨论如何将数据比特映射到不同的子载波上，并根据所选的调制方式（如QPSK, 16QAM, 64QAM等）分配星座点。 3. 循环前缀（CP）的原理与设计： CP的作用：深入分析循环前缀如何有效地消除符号间干扰（ISI），并将其转换为载波间干扰（ICI）。我们将讨论CP的长度选择与信道长度的关系，以及过长的CP如何降低频谱效率。 CP的插入与移除：详细介绍CP在发送端如何添加，在接收端如何移除。 第二部分：OFDM在光纤通信中的挑战与对策 虽然OFDM具有诸多优势，但在高速光纤通信系统中应用时，仍面临一些特有的挑战。本书将深入探讨这些问题，并介绍相应的数字信号处理解决方案： 1. 载波间干扰（ICI）：尽管CP可以消除ISI，但如果子载波之间的频率偏移（如激光器频率抖动）或时间偏移（如接收端时钟偏移），就会产生ICI，从而降低误码率。 ICI的数学模型与影响：分析ICI的产生机理，并推导其对信号质量的影响。 ICI的补偿技术：介绍各种ICI补偿算法，包括基于导频（Pilot）的盲估计，以及一些先进的自适应均衡算法。 2. 激光器线宽与相干性：在相干光通信中，激光器的线宽会影响OFDM信号的相干性，导致子载波之间的相位噪声累积，进而产生ICI。 相干检测原理：简要回顾相干光接收的基本原理，以及激光器线宽对相干检测的影响。 相位噪声的建模与影响：分析激光器线宽引入的相位噪声如何影响OFDM符号的星座图，并造成解调错误。 相位噪声补偿算法：介绍各种用于补偿激光器相位噪声的数字信号处理算法，如循环相关法（DD-LMS）、基于最大似然估计（MLE）的算法等。 3. 数字到模拟转换器（DAC）与模拟到数字转换器（ADC）的限制： DAC/ADC的量化噪声与失真：分析DAC/ADC的非线性效应和量化噪声如何影响OFDM信号的质量，特别是在高分辨率和高采样率要求下。 数字信号预畸变（DPD）技术：介绍数字信号预畸变技术，用于补偿DAC/ADC的非线性，改善信号的功率效率和线性度。 4. 光纤色散与补偿：尽管OFDM对色散有一定容忍度，但对于超高速、长距离传输，仍然需要进行精确的色散补偿。 OFDM与色散的关系：分析OFDM符号在色散信道中的表现，以及如何利用FFT/IFFT的特性来近似处理色散。 数字信号处理（DSP）实现的色散补偿：详细介绍基于DSP的色散补偿算法，包括基于频域的补偿和时域的自适应补偿算法。 第三部分：先进多载波调制与融合技术 除了OFDM，本书还将初步介绍一些其他先进的多载波技术以及OFDM与其他技术的融合： 1. 离散傅里叶变换-OFDM（DFT-S-OFDM，也称SC-FDMA）：介绍DFT-S-OFDM的原理，以及其相对于OFDM在峰均功率比（PAPR）方面的优势，并分析其在光通信中的潜在应用。 2. 多维OFDM：简单介绍二维OFDM（如时频OFDM）等技术，以进一步提高频谱效率和抗干扰能力。 3. OFDM与相干检测的融合：详细阐述OFDM与相干光接收技术的结合，以及由此带来的高灵敏度和高数据速率的实现。 第四部分：OFDM在光通信系统中的实际应用与性能评估 本书将结合实际工程应用，深入讨论OFDM在以下场景中的具体实现和性能评估： 1. 数据中心互联（DCI）：分析OFDM在短距离、大容量数据中心互联中的优势和应用。 2. 城域网与骨干网：探讨OFDM技术如何支持中长距离传输，以及面临的挑战与解决方案。 3. 相干光通信系统设计：将OFDM作为核心调制技术，深入分析相干光通信系统的整体架构和关键DSP模块。 学习本书，您将能够： 深刻理解多载波调制技术，特别是OFDM的核心原理。 掌握OFDM信号生成与解调的数学模型和算法实现。 熟悉OFDM在光纤通信中面临的关键挑战，如ICI、相位噪声和色散。 了解各种先进的数字信号处理技术，用于补偿OFDM系统中的各种失真和干扰。 评估OFDM在不同光通信场景下的性能表现。 为进一步学习更复杂的调制技术、相干光通信系统设计以及光网络架构打下坚实的基础。 本书旨在为通信工程师、研究人员以及对高速光纤通信领域感兴趣的学子提供一套系统、深入的学习资源。通过对多载波调制技术的详细剖析，我们相信读者将能更好地理解和设计下一代高速、高容量的光通信系统。

评分☆☆☆☆☆

我对光通信领域的技术进展一直保持着浓厚的兴趣，特别是那些能够突破现有瓶颈、实现性能飞跃的关键技术。这本书的出现，让我看到了在单载波调制技术方面进一步深入学习的契机。我一直认为，单载波调制虽然看似简单，但在高速、长距离的复杂信道环境下，其背后的数字信号处理技术才是真正的挑战所在。我非常希望这本书能够清晰地解释各种单载波调制方式（如ASK, PSK, QAM等）是如何在光纤中实现高效传输的，并且重点阐述在实际应用中，为了克服光纤的色散、非线性效应、偏振效应以及各种噪声干扰，需要采用哪些精妙的数字信号处理算法。我尤其期待书中能够详细介绍诸如时域均衡、频域均衡、载波相位恢复、定时恢复、以及针对高阶调制方案的星座图优化和错误纠正编码等内容。我希望书中不仅能提供严谨的理论分析，更能给出贴合实际应用的工程化实现思路，例如在FPGA或DSP上的具体实现方法，以及算法在不同光传输系统（如DWDM、ROMPA等）中的典型应用场景。如果这本书能够系统地梳理这些内容，并且提供具有启发性的案例，那将是我在光通信领域学习和研究道路上的一笔宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的问世，无疑为广大的光通信从业者和研究者提供了一份宝贵的学习资料。我是一位刚入行不久的通信工程师，在工作中接触到许多高速光纤通信的系统设计和维护工作。在实际操作中，我常常会遇到一些关于信号处理的棘手问题，例如如何有效地抑制色散效应，如何精确地恢复出传输过来的信号，如何优化调制解调的参数以达到最佳的传输性能。虽然我通过阅读一些零散的文献和参加一些技术培训来弥补知识上的不足，但总感觉系统性和深度上有所欠缺。这本书以“数字信号处理算法原理与应用”为核心，并且聚焦于“单载波调制技术”，这正是我想深入学习的领域。我期望书中能够提供清晰的数学推导，循序渐进地讲解各种算法的原理，比如如何在复杂的衰落信道下设计出高效的均衡器，如何利用数字信号处理技术来抵消非线性效应，如何实现高精度的载波同步等等。同时，我也非常看重“应用”部分，希望书中能够提供一些具体的工程实例，展示这些算法是如何被集成到实际的光通信系统中，以及在不同应用场景下的性能表现。如果书中的内容能够做到理论与实践相结合，我相信它将极大地提升我的专业技能，让我能够更自信地应对工作中的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本《高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用(第1卷):单载波调制技术》，我内心是充满期待的。作为一名在光通信领域摸爬滚打多年的工程师，我深知信号处理在提升通信速率、克服传输损耗、增强系统鲁棒性等方面的重要性。尤其是单载波调制技术，作为光通信领域的基础，其演进和优化一直是研究的重点。我一直希望能够有一本权威的著作，能够系统地梳理单载波调制技术的发展脉络，深入剖析其背后的数字信号处理算法，并且能结合实际应用给出详实的案例。这本书的标题恰好契合了我长久以来的学习需求，我迫切地想从书中了解最新的单载波调制方案，比如OFDM、SC-FDE等，以及它们在高速光纤通信中的具体实现方式。我特别关注其中关于信道均衡、载波相位恢复、符号定时恢复等关键算法的论述，希望能够获得更深刻的理论理解和更实用的工程指导。此外，我也期待书中能详细介绍这些算法的性能评估方法、计算复杂度分析，以及如何在实际系统中进行优化和权衡。毕竟，理论的完美不等于实际的可行性，工程实践中的各种挑战才是检验算法生命力的真正标准。这本书，如果能如我所愿，必将是我案头必备的工具书，能够在我解决实际问题、进行技术创新时提供强有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆

我是一名高校的在读博士生，研究方向是下一代光通信系统。在我的研究过程中，单载波调制技术一直是绕不开的重要课题，尤其是在追求更高速率和更长距离传输的背景下，对数字信号处理算法的要求也越来越高。我一直在寻找一本能够深入探讨单载波调制技术中的数字信号处理算法的著作，以期能为我的论文研究提供坚实的理论基础和创新的灵感。这本书的标题，尤其是“原理与应用”的字样，引起了我极大的兴趣。我渴望从书中能够深入理解各种单载波调制方案（例如QPSK, 16QAM, 64QAM等）在高速光纤通信环境下所面临的挑战，例如信道非线性、偏振模式色散、相位噪声等，以及如何通过先进的数字信号处理算法来有效地补偿这些损伤。我非常期待书中能够详细介绍一些前沿的算法，例如基于机器学习的信道均衡算法，或者基于深度学习的相干检测技术，这些都是目前研究的热点。同时，我也希望能从书中学习到这些算法的实现细节，以及在实际系统中进行性能仿真和优化的方法。如果这本书能够提供足够的深度和广度，并且包含一些尚未在公开文献中广泛报道的研究成果，那将是对我博士研究的巨大助力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注通信技术发展趋势的行业观察者，我对高速光纤通信领域始终保持着高度的热情。近年来，随着数据流量的爆炸式增长，光通信系统正以前所未有的速度向更高速率、更远距离、更低功耗的方向发展。在这其中，数字信号处理技术扮演着至关重要的角色，尤其是在单载波调制领域，各种创新性的算法层出不穷，极大地推动了技术的进步。我购买这本书，主要是希望能够系统地了解当前高速光纤通信中主流的单载波调制技术，以及支撑这些技术发展的核心数字信号处理算法。我期待书中能够详细阐述诸如DMT（离散多音频调制）、PDM-QPSK、PDM-16QAM等调制方式的原理，以及它们在克服光纤非线性效应、提高频谱效率方面的优势。更重要的是，我希望能深入学习与之配套的数字信号处理算法，例如频域均衡、时域均衡、载波相位估计、定时同步、概率整形等。我非常关注书中对于这些算法的理论推导和性能分析，以及它们在实际光通信系统中的具体应用案例。通过这本书，我希望能构建起一个清晰的知识框架，更好地理解当前光通信技术的最新进展，并对未来的发展趋势做出更准确的判断。