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余建军 著

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• 光子毫米波
• 毫米波通信
• 光通信
• 无线通信
• 光子技术
• 高速通信
• 无线接入
• 信号处理
• 电磁波
• 通信工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030561497

版次：01

商品编码：12358746

包装：精装

开本：16开

出版时间：2018-05-01

页数：286

字数：360000

正文语种：中文

内容简介

　　经济管理类数学基础系列光子辅助的毫米波通信技术Advanced Fracture Mechanic余建军著北京子辅助的毫米波通信的新技术。主要内容包括光子辅助的单载波和多载波的矢量毫米波信号产生技术，利用光纤极化复用、天线极化复用、多波段复用等多输入多输出技术的宽带毫米波信号传输技术，以及各种用于提高传输容量和提高接收机性能算法的、基于外差相干探测的数字信号处理技术。在网络架构方面介绍了双向全双工毫米波传输和光纤无线无缝传输，也介绍了在大容量和长距离传输方面的新研究成果。《光子辅助得毫米波通信技术》概括了光子辅助毫米波通信中从系统到网络的新技术，从原理到应用都有系统而又详细的介绍。

目录

目录
序
前言
第1章 基于强度调制器的单载波矢量毫米波信号传输系统 1
1.1 引言 1
1.2 光子辅助毫米波产生技术 2
1.3 马赫-曾德尔调制器工作原理 5
1.4 基于马赫-曾德尔调制器载波抑制方式的矢量信号产生系统 7
1.4.1 基于外部调制器产生载波抑制的毫米波信号 7
1.4.2 基于外部调制器产生载波抑制的矢量毫米波信号 8
1.4.3 理论推导 10
1.4.4 实验测试 15
1.5 基于马赫-曾德尔调制器的四倍频毫米波产生技术 19
1.6 基于单个马赫-曾德尔调制器的偏振复用矢量信号传输系统 22
1.6.1 原理介绍 22
1.6.2 实验装置 23
1.6.3 实验结果 25
1.7 小结 26
参考文献 27
第2章 基于相位调制器的单载波矢量毫米波信号传输系统 31
2.1 基于相位调制器的光子倍频的矢量毫米波信号生成 31
2.2 基于相位调制器的随机光子倍频的矢量毫米波信号生成 39
2.2.1 数值仿真 41
2.2.2 实验装置 43
2.2.3 实验结果 44
2.3 小结 48
参考文献 48
第3章 基于直接调制激光器产生SSB和DSB矢量信号 51
3.1 引言 51
3.2 原理介绍 51
3.3 实验装置和实验结果 53
3.4 小结 57
参考文献 57
第4章 高性能的单载波矢量毫米波生成技术 59
4.1 光载波抑制矢量毫米波中的平衡预编码技术 60
4.2 相位因子优化的预编码矢量信号系统 63
4.2.1 原理介绍 63
4.2.2 实验装置 64
4.2.3 实验结果 66
4.3 基于外差拍频和强度调制器的矢量信号产生 67
4.4 无预编码的光子辅助SSB单偏振毫米波信号产生 68
4.5 无预编码的光子辅助SSB双偏振毫米波信号产生 69
4.6 小结 71
参考文献 71
第5章 基于预编码的OFDM矢量毫米波信号传输系统 75
5.1 引言 75
5.2 载波抑制OFDM矢量信号系统 75
5.3 偶数阶载波抑制OFDM矢量信号系统 80
5.3.1 实验装置 80
5.3.2 实验结果 81
5.4 奇数阶载波抑制W波段毫米波OFDM矢量信号系统 82
5.4.1 实验装置 82
5.4.2 实验结果 84
5.5 小结 85
参考文献 86
第6章 外差相干探测的数字信号处理技术 87
6.1 引言 87
6.2 电毫米波接收技术 88
6.3 基于数字中频下变频的简化式外差相干探测原理 88
6.4 外差相干光通信的基本均衡算法 91
6.5 小结 97
参考文献 97
第7章 基于先进DSP算法的OFDM信号W波段毫米波相干接收系统 101
7.1 引言 101
7.2 基于光外差拍频方案和相干接收的W波段毫米波系统 101
7.3 多载波OFDM调制格式 102
7.4 离散傅里叶变换的扩频技术 106
7.4.1 离散傅里叶变换扩频技术原理 106
7.4.2 离散傅里叶变换扩频技术应用 107
7.4.3 测试实验 108
7.5 符号内频域平均技术 110
7.5.1 信道估计 110
7.5.2 符号内频域平均技术原理 111
7.6 基于DFT-S和ISFA的OFDM毫米波相干接收系统 112
7.6.1 实验装置 112
7.6.2 实验结果 114
7.7 小结 115
参考文献 116
第8章 毫米波链路预算分析与验证 118
8.1 引言 118
8.2 毫米波天线 118
8.2.1 W波段喇叭天线理论计算 119
8.2.2 W波段喇叭天线仿真 120
8.3 毫米波链路预算 121
8.3.1 毫米波链路预算推导 121
8.3.2 毫米波链路预算分析 123
8.4 W波段长距离传输链路预算验证 126
8.4.1 验证方案 126
8.4.2 实验结果 127
8.5 小结 129
参考文献 129
第9章 基于DSP的简单可配置OFDM RoF系统 130
9.1 引言 130
9.2 频率可调的SSB-OFDM RoF系统原理 131
9.3 OFDM RoF系统实验设置 132
9.4 SSB-OFDM RoF系统实验结果 134
9.5 小结 136
参考文献 136
第10章 基于沃特尔均衡器补偿非线性效应的OFDM信号W波段毫米波直接检测系统 139
10.1 引言 139
10.2 OFDM信号子载波互拍噪声理论分析 140
10.2.1 离散多音调制 140
10.2.2 结构简化的直接检测下变频系统 141
10.3 非线性均衡技术 142
10.3.1 沃特尔均衡器 142
10.3.2 最小均方算法 145
10.4 基于沃特尔均衡器的OFDM毫米波直接检测系统 147
10.4.1 实验装置 147
10.4.2 实验结果 150
10.5 小结 153
参考文献 153
第11章 天线MIMO技术 155
11.1 引言 155
11.2 基于光偏振复用的2×2 MIMO无线链路 155
11.3 基于天线极化复用的4×4 MIMO无线链路 156
11.3.1 天线极化隔离度和串扰研究 156
11.3.2 天线极化复用原理 159
11.4 MIMO无线链路中的无线串扰 160
11.5 低无线串扰结构简单的基于天线极化分集的2×2 MIMO无线链路 164
11.6 小结 166
参考文献 166
第12章 光子辅助的多载波复用毫米波通信系统 169
12.1 引言 169
12.2 基于偏振分集外差拍频和天线复用的超高速光纤-无线融合传输 169
12.2.1 偏振分集与天线复用的2×2 MIMO光纤-无线传输系统原理 169
12.2.2 W波段120Gbit/s超高速光纤-无线融合传输实验 171
12.3 小结 175
参考文献 175
第13章 基于OFDM调制格式的光载毫米波系统中预加重技术 177
13.1 引言 177
13.2 原理介绍 177
13.3 实验装置及结果 184
13.4 小结 187
参考文献 187
第14章 基于压缩扩展方式降低毫米波信号的峰均比 190
14.1 引言 190
14.2 原理介绍 191
14.3 实验装置及结果 196
14.4 小结 201
参考文献 201
第15章 基于OFDM调制格式和反转OSSB技术的毫米波系统 204
15.1 引言 204
15.2 系统原理 204
15.3 实验装置及结果 208
15.4 小结 214
参考文献 214
第16章 基于OFDM调制格式的偏振复用的W波段毫米波系统 217
16.1 引言 217
16.2 原理介绍 217
16.3 实验装置及结果 219
16.4 小结 225
参考文献 225
第17章 毫米波高速全双工通信 227
17.1 引言 227
17.2 E波段高速全双工通信 227
17.2.1 全双工通信系统方案 228
17.2.2 实验结果 228
17.2.3 全双工双向E波段光纤-无线融合系统 230
17.3 W波段单偏振全双工光纤-无线-光纤网络 233
17.3.1 全双工光纤-无线-光纤网络传输原理 233
17.3.2 全双工光纤-无线-光纤网络系统装置 234
17.3.3 实验结果 236
17.4 W波段偏振复用全双工光纤-无线-光纤网络 236
17.4.1 偏振复用全双工网络原理 237
17.4.2 偏振复用全双工系统装置 238
17.4.3 实验结果 240
17.5 小结 241
参考文献 241
第18章 基于光子辅助的宽带大容量毫米波传输系统 243
18.1 引言 243
18.2 基于光偏振复用和天线MIMO的大容量传输系统 243
18.2.1 基于同一天线极化的2×2 MIMO的光纤-无线融合系统 243
18.2.2 基于天线极化复用的4×4 MIMO的光纤-无线融合系统 246
18.2.3 基于天线极化分集的2×2 MIMO的光纤-无线融合系统 249
18.3 K、Q、V、D和W波段大容量传输系统 250
18.3.1 K波段大容量传输系统 250
18.3.2 Q波段大容量传输系统 252
18.3.3 V波段大容量传输系统 253
18.3.4 D波段大容量传输系统 253
18.3.5 W波段400G大容量传输系统 255
18.4 基于多维复用的超高速传输系统 256
18.5 小结 261
参考文献 262
第19章 光子辅助的长距离毫米波传输 265
19.1 20Gbit/s 360m的W波段离线通信研究 265
19.1.1 实验装置 265
19.1.2 实验结果 266
19.2 20Gbit/s 1.7km的W波段毫米波通信研究 267
19.2.1 W波段毫米波无线传输系统的关键器件 267
19.2.2 W波段无线毫米波传输系统实验 271
19.3 双向54Gbit/s W波段8QAM以及32Gbit/s K波段16QAM的长距离无线传输 273
19.3.1 系统架构和实验装置 273
19.3.2 实验结果 275
19.4 基于不同LO的W波段光纤-无线MIMO系统的研究 276
19.4.1 系统原理 276
19.4.2 系统装置 276
19.4.3 实验结果 278
19.5 W波段实时通信研究 280
19.5.1 系统装置 281
19.5.2 实验结果 282
19.6 小结 284
参考文献 284

《毫米波通信的物理层技术与系统设计》 内容简介： 本书深入探讨了毫米波（mmWave）通信领域的核心物理层技术及其在系统设计中的应用。随着移动通信系统对带宽需求的指数级增长，毫米波频段以其海量频谱资源和高数据传输速率的潜力，成为了下一代通信技术（如5G及未来6G）的关键支撑。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解，涵盖毫米波通信从基础理论到实际系统部署的各个关键环节。 第一部分：毫米波传播特性与挑战 本部分首先详细介绍了毫米波频段的独特传播特性。与传统通信频段（如Sub-6 GHz）相比，毫米波信号在传播过程中面临着更为严峻的衰减问题。本书将深入分析自由空间路径损耗、大气吸收损耗（特别是氧气和水蒸气的吸收）、雨衰、雾霾衰减以及穿透损耗等关键因素。我们将通过详细的数学模型和仿真分析，量化这些衰减对通信链路性能的影响。 同时，本书将重点阐述毫米波通信面临的独特挑战，其中最突出的是指向性传输（Directional Transmission）和遮挡敏感性（Blockage Sensitivity）。由于毫米波波长较短，天线阵列可以集成到小型设备中，实现高增益的定向波束。这虽然有助于克服路径损耗，但也意味着通信链路对信号方向的精确对准要求极高。一旦用户移动或周围环境发生变化，导致波束失配，信号强度会急剧下降，甚至中断。本书将详细分析不同环境（如室内、室外、城市峡谷）下的遮挡情况，以及遮挡对信号完整性的影响。 第二部分：毫米波关键物理层技术 本部分将聚焦于支撑毫米波通信高效运作的核心物理层技术。 大规模MIMO（Massive MIMO）与波束赋形（Beamforming）：毫米波通信与大规模MIMO技术紧密结合。本书将深入讲解大规模MIMO的原理，包括其在提升容量、降低干扰方面的优势。特别地，我们将详细介绍数字波束赋形、模拟波束赋形和混合波束赋形的实现方式、优缺点及其在毫米波场景下的具体应用。这包括波束跟踪（Beam Tracking）、波束训练（Beam Training）和波束管理（Beam Management）等关键技术，它们对于在动态环境中维持可靠的毫米波链路至关重要。我们将分析各种波束赋形算法的性能，并探讨其计算复杂度。 信道建模（Channel Modeling）：准确的信道模型是毫米波系统设计的基石。本书将介绍多种毫米波信道模型，包括基于几何的信道模型（如LoS、NLoS模型）、统计信道模型以及基于电磁仿真的模型。我们将详细分析不同信道参数（如视距（LoS）成分、多径传播、相位信息）对通信性能的影响，并探讨如何在仿真环境中准确地复现毫米波信道特性。 调制与编码（Modulation and Coding）：鉴于毫米波链路的特殊性，需要采用高效的调制解调方案和纠错编码。本书将分析适用于毫米波场景的调制方案，如QAM、PSK及其变种，并探讨如何在低信噪比（SNR）环境下实现高阶调制。同时，我们将深入研究现代信道编码技术，包括LDPC码（低密度奇偶校验码）和Polar码（极化码）在毫米波通信中的应用，以及它们如何有效地对抗由于信号衰减和干扰引起的错误。 信号处理技术：本书将深入剖析毫米波通信中至关重要的信号处理技术。这包括干扰对消（Interference Cancellation），例如同频干扰和邻频干扰的抑制；均衡技术（Equalization），用于补偿信道引起的码间串扰；以及功率控制（Power Control），以优化资源利用和降低干扰。特别地，我们将讨论先进的硬件实现技术，如低功耗射频前端设计、高精度ADC/DAC等，它们是实现高效毫米波收发的关键。 第三部分：毫米波通信系统设计与应用 本部分将从系统层面探讨毫米波通信的设计和实际应用。 毫米波收发机架构：我们将详细介绍毫米波收发机的架构设计，包括射频前端、基带处理以及天线阵列的集成。本书将分析不同架构（如全数字、全模拟、混合架构）的优缺点，以及它们在功耗、成本和性能方面的权衡。特别地，我们将关注天线阵列设计，包括天线单元的选择、阵列配置以及馈电网络的设计，以实现所需的波束覆盖和增益。 链路预算分析与性能评估：本书将提供一套完整的毫米波链路预算分析方法，帮助读者理解影响通信距离和数据速率的关键因素。我们将结合实际的毫米波传播模型和器件参数，进行详细的性能评估，包括误码率（BER）、吞吐量（Throughput）、延迟（Latency）等性能指标的计算和分析。 毫米波在不同应用场景下的系统设计：本书将探讨毫米波通信在多种新兴应用场景下的系统设计考虑。这包括： 固定无线接入（Fixed Wireless Access, FWA）：利用毫米波实现高带宽的“最后一公里”连接，作为光纤的替代方案。 增强型移动宽带（Enhanced Mobile Broadband, eMBB）：在密集城区提供超高数据速率和超低延迟的移动通信体验。 车联网（Vehicle-to-Everything, V2X）通信：利用毫米波的低延迟和高可靠性实现车辆与车辆、车辆与基础设施之间的通信，提升交通安全和效率。 工业自动化与物联网（IIoT）：在工厂等环境中提供高可靠、低延迟的无线连接，支持智能制造。 互操作性与标准化：本书还将简要介绍毫米波通信相关的国际标准进展，包括3GPP等标准化组织在毫米波频段定义和技术规范方面的工作，以及未来毫米波系统互操作性的重要性。 总结 《毫米波通信的物理层技术与系统设计》旨在为通信工程师、研究人员和学生提供一个系统、深入的学习平台，帮助他们掌握毫米波通信的核心理论知识，理解其面临的挑战，并掌握解决这些挑战的关键技术。通过理论讲解、模型分析和系统设计探讨，本书将赋能读者积极参与到下一代高速无线通信系统的研发和应用中。本书适合具有通信工程、电子工程、信号处理等专业背景的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑为那些在毫米波通信领域苦苦探索的工程师和研究人员带来了新的希望。我是一名在通信基站设计一线摸爬滚打多年的技术人员，深知在追求更高带宽、更快速度的过程中，传统技术的瓶颈日益凸显。当“光子辅助”这个概念映入眼帘时，我的第一反应是既好奇又略带怀疑。毕竟，光子在通信领域的应用早已不是新鲜事，但如何将其与毫米波这一尚在蓬勃发展但仍面临诸多挑战的技术巧妙结合，却是一个需要深入剖析的课题。这本书的标题没有直接点明具体的应用场景，而是聚焦于“技术”本身，这让我觉得作者是想从一个更宏观、更基础的层面来阐述光子辅助在毫米波通信中所扮演的角色，以及其背后蕴含的原理和潜在的优势。我期待它能为我打开新的思路，或许能找到突破当前毫米波链路损耗大、信号穿透性差等难题的新途径。例如，光子辅助是否意味着可以利用光波的某些特性来增强毫米波信号的传输效率？又或者，是否可以通过光电转换的方式，实现毫米波信号的低损耗生成或高效调制？这些都是我迫切想要在这本书中找到答案的问题。总而言之，这本书的标题足够吸引人，也足够激发我的求知欲，我相信它会为我带来宝贵的知识财富。

评分☆☆☆☆☆

乍看之下，“光子辅助得毫米波通信技术”这个书名，可能让一些人觉得它过于专业，离实际应用有些遥远。然而，对于我这样一名对通信技术底层原理充满兴趣的人来说，这恰恰是它的魅力所在。我一直在思考，在信息爆炸的时代，如何才能实现更高速、更可靠的通信。毫米波通信无疑是通往这一目标的关键技术之一，但它所面临的挑战也是显而易见的。这时，“光子辅助”的加入，无疑为解决这些挑战提供了一种全新的思路。我推测，这本书的核心内容，很可能在于阐述如何将光子学的先进技术，融入到毫米波通信的设计和实现中。这可能涉及到光子芯片在毫米波信号生成、处理和传输中的作用，也可能包括光纤网络与毫米波无线接入的无缝集成。我非常希望书中能够解答一些我一直以来疑惑的问题：例如，光子辅助是否能够显著降低毫米波通信的能耗？又或者，它能否帮助我们实现更小型化、更低成本的毫米波设备？甚至，它是否能为未来超高速、低延迟的通信系统，例如全息通信或沉浸式虚拟现实，奠定坚实的基础？总而言之，这本书的标题，就像一个引子，勾起了我对通信领域最前沿技术的好奇心，我期待它能为我揭示更多未知的可能性。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，当我第一次看到“光子辅助得毫米波通信技术”这个书名时，我并没有立刻联想到具体的硬件实现或是具体的通信协议。我的关注点更多地放在了“光子辅助”所带来的潜在性能提升上。作为一名对通信技术发展史略有研究的爱好者，我深知每一次技术的飞跃，往往都伴随着对物理原理的深刻洞察和对新型材料、器件的巧妙运用。光子，作为一种基本粒子，在信息传输方面拥有无可比拟的优势：极高的速度、极低的损耗以及巨大的带宽潜力。而毫米波通信，虽然面临挑战，但其高频谱密度带来的高数据速率也是不容忽视的。这本书的标题，恰恰点出了将这两种优势结合的可能性。我猜测，书中可能详细阐述了，如何利用光子学的原理，去优化毫米波通信中的某些关键环节。比如，是否可以通过光子晶体、光栅耦合等技术，实现更高效的毫米波天线阵列设计？又或者，在信号生成端，是否可以通过飞秒激光脉冲的精确控制，来产生高品质的毫米波信号？此外，书中是否会探讨光纤与无线网络的融合，即“光纤到天线”的架构，在这种架构下，光子辅助的毫米波通信又将扮演怎样的角色？虽然我无法从标题中直接得知这些细节，但这本书无疑为我提供了一个探索这些前沿问题的起点。

评分☆☆☆☆☆

对于“光子辅助得毫米波通信技术”这本书，我从标题中联想到了未来通信的无限可能。我一直关注着通信技术的进步，尤其是在5G甚至更先进的通信系统方面，毫米波技术因其能够提供极高的数据速率而备受瞩目。然而，毫米波的传播特性，如高路径损耗、易受障碍物阻挡等，一直限制着其应用范围。因此，当看到“光子辅助”这个词时，我感到非常好奇。这是否意味着，我们可以利用光子的某些独特属性，来弥补毫米波传输中的不足？我猜想，书中可能深入探讨了光子学在毫米波通信中的应用，例如，是否可以通过光子器件实现毫米波信号的低损耗生成与高效调制？或者，是否能利用光纤作为回传网络，将毫米波基站的光信号转换为无线信号，从而实现更灵活、更低成本的网络部署？我期待书中能够提供一些关于光子辅助如何改善毫米波信号的鲁棒性，例如在复杂环境中保持信号的稳定性，或者如何通过光子控制实现更精确的波束赋形，从而提高频谱利用率。这本书的标题给我留下了巨大的想象空间，我相信它会是一本关于未来通信技术发展趋势的优秀参考书。

评分☆☆☆☆☆

最近有幸接触到一本关于“光子辅助得毫米波通信技术”的书籍，尽管书中并未深入探讨具体的无线接入技术，但它所涵盖的理论基础和前沿思考，已经深深吸引了我。我一直对通信领域的未来发展充满好奇，尤其是那些能够彻底改变我们现有连接方式的技术。毫米波通信凭借其巨大的频谱资源，无疑是下一代通信的关键组成部分，但其固有的传输损耗和环境敏感性，一直是阻碍其大规模普及的绊脚石。而“光子辅助”这个词，在我看来，就如同点亮了一盏指引方向的明灯。它暗示着一种可能，一种通过引入光学的原理或器件，来克服毫米波技术固有缺陷的创新途径。我猜想，书中可能详述了如何利用光子器件的超高带宽和低损耗特性，来辅助毫米波信号的生成、传输或处理。或许是通过光载毫米波（RoF）技术，将射频信号加载到光波上进行长距离传输，再在终端进行高效的电光转换，从而大幅降低毫米波传输的损耗。又或者是利用光子集成电路的强大处理能力，来完成毫米波信号的复杂调制解调和波束赋形。这本书的魅力在于它并没有局限于某一具体的应用，而是从技术的核心出发，为我们描绘了一个更加广阔的发展蓝图，这对于我这种喜欢探究事物本质的研究者来说，无疑具有巨大的吸引力。