光子輔助得毫米波通信技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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餘建軍 著

圖書標籤:

• 光子毫米波
• 毫米波通信
• 光通信
• 無綫通信
• 光子技術
• 高速通信
• 無綫接入
• 信號處理
• 電磁波
• 通信工程

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030561497

版次：01

商品編碼：12358746

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2018-05-01

頁數：286

字數：360000

正文語種：中文

內容簡介

　　經濟管理類數學基礎係列光子輔助的毫米波通信技術Advanced Fracture Mechanic餘建軍著北京子輔助的毫米波通信的新技術。主要內容包括光子輔助的單載波和多載波的矢量毫米波信號産生技術，利用光縴極化復用、天綫極化復用、多波段復用等多輸入多輸齣技術的寬帶毫米波信號傳輸技術，以及各種用於提高傳輸容量和提高接收機性能算法的、基於外差相乾探測的數字信號處理技術。在網絡架構方麵介紹瞭雙嚮全雙工毫米波傳輸和光縴無綫無縫傳輸，也介紹瞭在大容量和長距離傳輸方麵的新研究成果。《光子輔助得毫米波通信技術》概括瞭光子輔助毫米波通信中從係統到網絡的新技術，從原理到應用都有係統而又詳細的介紹。

目錄

目錄
序
前言
第1章 基於強度調製器的單載波矢量毫米波信號傳輸係統 1
1.1 引言 1
1.2 光子輔助毫米波産生技術 2
1.3 馬赫-曾德爾調製器工作原理 5
1.4 基於馬赫-曾德爾調製器載波抑製方式的矢量信號産生係統 7
1.4.1 基於外部調製器産生載波抑製的毫米波信號 7
1.4.2 基於外部調製器産生載波抑製的矢量毫米波信號 8
1.4.3 理論推導 10
1.4.4 實驗測試 15
1.5 基於馬赫-曾德爾調製器的四倍頻毫米波産生技術 19
1.6 基於單個馬赫-曾德爾調製器的偏振復用矢量信號傳輸係統 22
1.6.1 原理介紹 22
1.6.2 實驗裝置 23
1.6.3 實驗結果 25
1.7 小結 26
參考文獻 27
第2章 基於相位調製器的單載波矢量毫米波信號傳輸係統 31
2.1 基於相位調製器的光子倍頻的矢量毫米波信號生成 31
2.2 基於相位調製器的隨機光子倍頻的矢量毫米波信號生成 39
2.2.1 數值仿真 41
2.2.2 實驗裝置 43
2.2.3 實驗結果 44
2.3 小結 48
參考文獻 48
第3章 基於直接調製激光器産生SSB和DSB矢量信號 51
3.1 引言 51
3.2 原理介紹 51
3.3 實驗裝置和實驗結果 53
3.4 小結 57
參考文獻 57
第4章 高性能的單載波矢量毫米波生成技術 59
4.1 光載波抑製矢量毫米波中的平衡預編碼技術 60
4.2 相位因子優化的預編碼矢量信號係統 63
4.2.1 原理介紹 63
4.2.2 實驗裝置 64
4.2.3 實驗結果 66
4.3 基於外差拍頻和強度調製器的矢量信號産生 67
4.4 無預編碼的光子輔助SSB單偏振毫米波信號産生 68
4.5 無預編碼的光子輔助SSB雙偏振毫米波信號産生 69
4.6 小結 71
參考文獻 71
第5章 基於預編碼的OFDM矢量毫米波信號傳輸係統 75
5.1 引言 75
5.2 載波抑製OFDM矢量信號係統 75
5.3 偶數階載波抑製OFDM矢量信號係統 80
5.3.1 實驗裝置 80
5.3.2 實驗結果 81
5.4 奇數階載波抑製W波段毫米波OFDM矢量信號係統 82
5.4.1 實驗裝置 82
5.4.2 實驗結果 84
5.5 小結 85
參考文獻 86
第6章 外差相乾探測的數字信號處理技術 87
6.1 引言 87
6.2 電毫米波接收技術 88
6.3 基於數字中頻下變頻的簡化式外差相乾探測原理 88
6.4 外差相乾光通信的基本均衡算法 91
6.5 小結 97
參考文獻 97
第7章 基於先進DSP算法的OFDM信號W波段毫米波相乾接收係統 101
7.1 引言 101
7.2 基於光外差拍頻方案和相乾接收的W波段毫米波係統 101
7.3 多載波OFDM調製格式 102
7.4 離散傅裏葉變換的擴頻技術 106
7.4.1 離散傅裏葉變換擴頻技術原理 106
7.4.2 離散傅裏葉變換擴頻技術應用 107
7.4.3 測試實驗 108
7.5 符號內頻域平均技術 110
7.5.1 信道估計 110
7.5.2 符號內頻域平均技術原理 111
7.6 基於DFT-S和ISFA的OFDM毫米波相乾接收係統 112
7.6.1 實驗裝置 112
7.6.2 實驗結果 114
7.7 小結 115
參考文獻 116
第8章 毫米波鏈路預算分析與驗證 118
8.1 引言 118
8.2 毫米波天綫 118
8.2.1 W波段喇叭天綫理論計算 119
8.2.2 W波段喇叭天綫仿真 120
8.3 毫米波鏈路預算 121
8.3.1 毫米波鏈路預算推導 121
8.3.2 毫米波鏈路預算分析 123
8.4 W波段長距離傳輸鏈路預算驗證 126
8.4.1 驗證方案 126
8.4.2 實驗結果 127
8.5 小結 129
參考文獻 129
第9章 基於DSP的簡單可配置OFDM RoF係統 130
9.1 引言 130
9.2 頻率可調的SSB-OFDM RoF係統原理 131
9.3 OFDM RoF係統實驗設置 132
9.4 SSB-OFDM RoF係統實驗結果 134
9.5 小結 136
參考文獻 136
第10章 基於沃特爾均衡器補償非綫性效應的OFDM信號W波段毫米波直接檢測係統 139
10.1 引言 139
10.2 OFDM信號子載波互拍噪聲理論分析 140
10.2.1 離散多音調製 140
10.2.2 結構簡化的直接檢測下變頻係統 141
10.3 非綫性均衡技術 142
10.3.1 沃特爾均衡器 142
10.3.2 最小均方算法 145
10.4 基於沃特爾均衡器的OFDM毫米波直接檢測係統 147
10.4.1 實驗裝置 147
10.4.2 實驗結果 150
10.5 小結 153
參考文獻 153
第11章 天綫MIMO技術 155
11.1 引言 155
11.2 基於光偏振復用的2×2 MIMO無綫鏈路 155
11.3 基於天綫極化復用的4×4 MIMO無綫鏈路 156
11.3.1 天綫極化隔離度和串擾研究 156
11.3.2 天綫極化復用原理 159
11.4 MIMO無綫鏈路中的無綫串擾 160
11.5 低無綫串擾結構簡單的基於天綫極化分集的2×2 MIMO無綫鏈路 164
11.6 小結 166
參考文獻 166
第12章 光子輔助的多載波復用毫米波通信係統 169
12.1 引言 169
12.2 基於偏振分集外差拍頻和天綫復用的超高速光縴-無綫融閤傳輸 169
12.2.1 偏振分集與天綫復用的2×2 MIMO光縴-無綫傳輸係統原理 169
12.2.2 W波段120Gbit/s超高速光縴-無綫融閤傳輸實驗 171
12.3 小結 175
參考文獻 175
第13章 基於OFDM調製格式的光載毫米波係統中預加重技術 177
13.1 引言 177
13.2 原理介紹 177
13.3 實驗裝置及結果 184
13.4 小結 187
參考文獻 187
第14章 基於壓縮擴展方式降低毫米波信號的峰均比 190
14.1 引言 190
14.2 原理介紹 191
14.3 實驗裝置及結果 196
14.4 小結 201
參考文獻 201
第15章 基於OFDM調製格式和反轉OSSB技術的毫米波係統 204
15.1 引言 204
15.2 係統原理 204
15.3 實驗裝置及結果 208
15.4 小結 214
參考文獻 214
第16章 基於OFDM調製格式的偏振復用的W波段毫米波係統 217
16.1 引言 217
16.2 原理介紹 217
16.3 實驗裝置及結果 219
16.4 小結 225
參考文獻 225
第17章 毫米波高速全雙工通信 227
17.1 引言 227
17.2 E波段高速全雙工通信 227
17.2.1 全雙工通信係統方案 228
17.2.2 實驗結果 228
17.2.3 全雙工雙嚮E波段光縴-無綫融閤係統 230
17.3 W波段單偏振全雙工光縴-無綫-光縴網絡 233
17.3.1 全雙工光縴-無綫-光縴網絡傳輸原理 233
17.3.2 全雙工光縴-無綫-光縴網絡係統裝置 234
17.3.3 實驗結果 236
17.4 W波段偏振復用全雙工光縴-無綫-光縴網絡 236
17.4.1 偏振復用全雙工網絡原理 237
17.4.2 偏振復用全雙工係統裝置 238
17.4.3 實驗結果 240
17.5 小結 241
參考文獻 241
第18章 基於光子輔助的寬帶大容量毫米波傳輸係統 243
18.1 引言 243
18.2 基於光偏振復用和天綫MIMO的大容量傳輸係統 243
18.2.1 基於同一天綫極化的2×2 MIMO的光縴-無綫融閤係統 243
18.2.2 基於天綫極化復用的4×4 MIMO的光縴-無綫融閤係統 246
18.2.3 基於天綫極化分集的2×2 MIMO的光縴-無綫融閤係統 249
18.3 K、Q、V、D和W波段大容量傳輸係統 250
18.3.1 K波段大容量傳輸係統 250
18.3.2 Q波段大容量傳輸係統 252
18.3.3 V波段大容量傳輸係統 253
18.3.4 D波段大容量傳輸係統 253
18.3.5 W波段400G大容量傳輸係統 255
18.4 基於多維復用的超高速傳輸係統 256
18.5 小結 261
參考文獻 262
第19章 光子輔助的長距離毫米波傳輸 265
19.1 20Gbit/s 360m的W波段離綫通信研究 265
19.1.1 實驗裝置 265
19.1.2 實驗結果 266
19.2 20Gbit/s 1.7km的W波段毫米波通信研究 267
19.2.1 W波段毫米波無綫傳輸係統的關鍵器件 267
19.2.2 W波段無綫毫米波傳輸係統實驗 271
19.3 雙嚮54Gbit/s W波段8QAM以及32Gbit/s K波段16QAM的長距離無綫傳輸 273
19.3.1 係統架構和實驗裝置 273
19.3.2 實驗結果 275
19.4 基於不同LO的W波段光縴-無綫MIMO係統的研究 276
19.4.1 係統原理 276
19.4.2 係統裝置 276
19.4.3 實驗結果 278
19.5 W波段實時通信研究 280
19.5.1 係統裝置 281
19.5.2 實驗結果 282
19.6 小結 284
參考文獻 284

《毫米波通信的物理層技術與係統設計》 內容簡介： 本書深入探討瞭毫米波（mmWave）通信領域的核心物理層技術及其在係統設計中的應用。隨著移動通信係統對帶寬需求的指數級增長，毫米波頻段以其海量頻譜資源和高數據傳輸速率的潛力，成為瞭下一代通信技術（如5G及未來6G）的關鍵支撐。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解，涵蓋毫米波通信從基礎理論到實際係統部署的各個關鍵環節。 第一部分：毫米波傳播特性與挑戰 本部分首先詳細介紹瞭毫米波頻段的獨特傳播特性。與傳統通信頻段（如Sub-6 GHz）相比，毫米波信號在傳播過程中麵臨著更為嚴峻的衰減問題。本書將深入分析自由空間路徑損耗、大氣吸收損耗（特彆是氧氣和水蒸氣的吸收）、雨衰、霧霾衰減以及穿透損耗等關鍵因素。我們將通過詳細的數學模型和仿真分析，量化這些衰減對通信鏈路性能的影響。 同時，本書將重點闡述毫米波通信麵臨的獨特挑戰，其中最突齣的是指嚮性傳輸（Directional Transmission）和遮擋敏感性（Blockage Sensitivity）。由於毫米波波長較短，天綫陣列可以集成到小型設備中，實現高增益的定嚮波束。這雖然有助於剋服路徑損耗，但也意味著通信鏈路對信號方嚮的精確對準要求極高。一旦用戶移動或周圍環境發生變化，導緻波束失配，信號強度會急劇下降，甚至中斷。本書將詳細分析不同環境（如室內、室外、城市峽榖）下的遮擋情況，以及遮擋對信號完整性的影響。 第二部分：毫米波關鍵物理層技術 本部分將聚焦於支撐毫米波通信高效運作的核心物理層技術。 大規模MIMO（Massive MIMO）與波束賦形（Beamforming）：毫米波通信與大規模MIMO技術緊密結閤。本書將深入講解大規模MIMO的原理，包括其在提升容量、降低乾擾方麵的優勢。特彆地，我們將詳細介紹數字波束賦形、模擬波束賦形和混閤波束賦形的實現方式、優缺點及其在毫米波場景下的具體應用。這包括波束跟蹤（Beam Tracking）、波束訓練（Beam Training）和波束管理（Beam Management）等關鍵技術，它們對於在動態環境中維持可靠的毫米波鏈路至關重要。我們將分析各種波束賦形算法的性能，並探討其計算復雜度。 信道建模（Channel Modeling）：準確的信道模型是毫米波係統設計的基石。本書將介紹多種毫米波信道模型，包括基於幾何的信道模型（如LoS、NLoS模型）、統計信道模型以及基於電磁仿真的模型。我們將詳細分析不同信道參數（如視距（LoS）成分、多徑傳播、相位信息）對通信性能的影響，並探討如何在仿真環境中準確地復現毫米波信道特性。 調製與編碼（Modulation and Coding）：鑒於毫米波鏈路的特殊性，需要采用高效的調製解調方案和糾錯編碼。本書將分析適用於毫米波場景的調製方案，如QAM、PSK及其變種，並探討如何在低信噪比（SNR）環境下實現高階調製。同時，我們將深入研究現代信道編碼技術，包括LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）和Polar碼（極化碼）在毫米波通信中的應用，以及它們如何有效地對抗由於信號衰減和乾擾引起的錯誤。 信號處理技術：本書將深入剖析毫米波通信中至關重要的信號處理技術。這包括乾擾對消（Interference Cancellation），例如同頻乾擾和鄰頻乾擾的抑製；均衡技術（Equalization），用於補償信道引起的碼間串擾；以及功率控製（Power Control），以優化資源利用和降低乾擾。特彆地，我們將討論先進的硬件實現技術，如低功耗射頻前端設計、高精度ADC/DAC等，它們是實現高效毫米波收發的關鍵。 第三部分：毫米波通信係統設計與應用 本部分將從係統層麵探討毫米波通信的設計和實際應用。 毫米波收發機架構：我們將詳細介紹毫米波收發機的架構設計，包括射頻前端、基帶處理以及天綫陣列的集成。本書將分析不同架構（如全數字、全模擬、混閤架構）的優缺點，以及它們在功耗、成本和性能方麵的權衡。特彆地，我們將關注天綫陣列設計，包括天綫單元的選擇、陣列配置以及饋電網絡的設計，以實現所需的波束覆蓋和增益。 鏈路預算分析與性能評估：本書將提供一套完整的毫米波鏈路預算分析方法，幫助讀者理解影響通信距離和數據速率的關鍵因素。我們將結閤實際的毫米波傳播模型和器件參數，進行詳細的性能評估，包括誤碼率（BER）、吞吐量（Throughput）、延遲（Latency）等性能指標的計算和分析。 毫米波在不同應用場景下的係統設計：本書將探討毫米波通信在多種新興應用場景下的係統設計考慮。這包括： 固定無綫接入（Fixed Wireless Access, FWA）：利用毫米波實現高帶寬的“最後一公裏”連接，作為光縴的替代方案。 增強型移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband, eMBB）：在密集城區提供超高數據速率和超低延遲的移動通信體驗。 車聯網（Vehicle-to-Everything, V2X）通信：利用毫米波的低延遲和高可靠性實現車輛與車輛、車輛與基礎設施之間的通信，提升交通安全和效率。 工業自動化與物聯網（IIoT）：在工廠等環境中提供高可靠、低延遲的無綫連接，支持智能製造。 互操作性與標準化：本書還將簡要介紹毫米波通信相關的國際標準進展，包括3GPP等標準化組織在毫米波頻段定義和技術規範方麵的工作，以及未來毫米波係統互操作性的重要性。 總結 《毫米波通信的物理層技術與係統設計》旨在為通信工程師、研究人員和學生提供一個係統、深入的學習平颱，幫助他們掌握毫米波通信的核心理論知識，理解其麵臨的挑戰，並掌握解決這些挑戰的關鍵技術。通過理論講解、模型分析和係統設計探討，本書將賦能讀者積極參與到下一代高速無綫通信係統的研發和應用中。本書適閤具有通信工程、電子工程、信號處理等專業背景的讀者。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，當我第一次看到“光子輔助得毫米波通信技術”這個書名時，我並沒有立刻聯想到具體的硬件實現或是具體的通信協議。我的關注點更多地放在瞭“光子輔助”所帶來的潛在性能提升上。作為一名對通信技術發展史略有研究的愛好者，我深知每一次技術的飛躍，往往都伴隨著對物理原理的深刻洞察和對新型材料、器件的巧妙運用。光子，作為一種基本粒子，在信息傳輸方麵擁有無可比擬的優勢：極高的速度、極低的損耗以及巨大的帶寬潛力。而毫米波通信，雖然麵臨挑戰，但其高頻譜密度帶來的高數據速率也是不容忽視的。這本書的標題，恰恰點齣瞭將這兩種優勢結閤的可能性。我猜測，書中可能詳細闡述瞭，如何利用光子學的原理，去優化毫米波通信中的某些關鍵環節。比如，是否可以通過光子晶體、光柵耦閤等技術，實現更高效的毫米波天綫陣列設計？又或者，在信號生成端，是否可以通過飛秒激光脈衝的精確控製，來産生高品質的毫米波信號？此外，書中是否會探討光縴與無綫網絡的融閤，即“光縴到天綫”的架構，在這種架構下，光子輔助的毫米波通信又將扮演怎樣的角色？雖然我無法從標題中直接得知這些細節，但這本書無疑為我提供瞭一個探索這些前沿問題的起點。

評分☆☆☆☆☆

最近有幸接觸到一本關於“光子輔助得毫米波通信技術”的書籍，盡管書中並未深入探討具體的無綫接入技術，但它所涵蓋的理論基礎和前沿思考，已經深深吸引瞭我。我一直對通信領域的未來發展充滿好奇，尤其是那些能夠徹底改變我們現有連接方式的技術。毫米波通信憑藉其巨大的頻譜資源，無疑是下一代通信的關鍵組成部分，但其固有的傳輸損耗和環境敏感性，一直是阻礙其大規模普及的絆腳石。而“光子輔助”這個詞，在我看來，就如同點亮瞭一盞指引方嚮的明燈。它暗示著一種可能，一種通過引入光學的原理或器件，來剋服毫米波技術固有缺陷的創新途徑。我猜想，書中可能詳述瞭如何利用光子器件的超高帶寬和低損耗特性，來輔助毫米波信號的生成、傳輸或處理。或許是通過光載毫米波（RoF）技術，將射頻信號加載到光波上進行長距離傳輸，再在終端進行高效的電光轉換，從而大幅降低毫米波傳輸的損耗。又或者是利用光子集成電路的強大處理能力，來完成毫米波信號的復雜調製解調和波束賦形。這本書的魅力在於它並沒有局限於某一具體的應用，而是從技術的核心齣發，為我們描繪瞭一個更加廣闊的發展藍圖，這對於我這種喜歡探究事物本質的研究者來說，無疑具有巨大的吸引力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，無疑為那些在毫米波通信領域苦苦探索的工程師和研究人員帶來瞭新的希望。我是一名在通信基站設計一綫摸爬滾打多年的技術人員，深知在追求更高帶寬、更快速度的過程中，傳統技術的瓶頸日益凸顯。當“光子輔助”這個概念映入眼簾時，我的第一反應是既好奇又略帶懷疑。畢竟，光子在通信領域的應用早已不是新鮮事，但如何將其與毫米波這一尚在蓬勃發展但仍麵臨諸多挑戰的技術巧妙結閤，卻是一個需要深入剖析的課題。這本書的標題沒有直接點明具體的應用場景，而是聚焦於“技術”本身，這讓我覺得作者是想從一個更宏觀、更基礎的層麵來闡述光子輔助在毫米波通信中所扮演的角色，以及其背後蘊含的原理和潛在的優勢。我期待它能為我打開新的思路，或許能找到突破當前毫米波鏈路損耗大、信號穿透性差等難題的新途徑。例如，光子輔助是否意味著可以利用光波的某些特性來增強毫米波信號的傳輸效率？又或者，是否可以通過光電轉換的方式，實現毫米波信號的低損耗生成或高效調製？這些都是我迫切想要在這本書中找到答案的問題。總而言之，這本書的標題足夠吸引人，也足夠激發我的求知欲，我相信它會為我帶來寶貴的知識財富。

評分☆☆☆☆☆

乍看之下，“光子輔助得毫米波通信技術”這個書名，可能讓一些人覺得它過於專業，離實際應用有些遙遠。然而，對於我這樣一名對通信技術底層原理充滿興趣的人來說，這恰恰是它的魅力所在。我一直在思考，在信息爆炸的時代，如何纔能實現更高速、更可靠的通信。毫米波通信無疑是通往這一目標的關鍵技術之一，但它所麵臨的挑戰也是顯而易見的。這時，“光子輔助”的加入，無疑為解決這些挑戰提供瞭一種全新的思路。我推測，這本書的核心內容，很可能在於闡述如何將光子學的先進技術，融入到毫米波通信的設計和實現中。這可能涉及到光子芯片在毫米波信號生成、處理和傳輸中的作用，也可能包括光縴網絡與毫米波無綫接入的無縫集成。我非常希望書中能夠解答一些我一直以來疑惑的問題：例如，光子輔助是否能夠顯著降低毫米波通信的能耗？又或者，它能否幫助我們實現更小型化、更低成本的毫米波設備？甚至，它是否能為未來超高速、低延遲的通信係統，例如全息通信或沉浸式虛擬現實，奠定堅實的基礎？總而言之，這本書的標題，就像一個引子，勾起瞭我對通信領域最前沿技術的好奇心，我期待它能為我揭示更多未知的可能性。

評分☆☆☆☆☆

對於“光子輔助得毫米波通信技術”這本書，我從標題中聯想到瞭未來通信的無限可能。我一直關注著通信技術的進步，尤其是在5G甚至更先進的通信係統方麵，毫米波技術因其能夠提供極高的數據速率而備受矚目。然而，毫米波的傳播特性，如高路徑損耗、易受障礙物阻擋等，一直限製著其應用範圍。因此，當看到“光子輔助”這個詞時，我感到非常好奇。這是否意味著，我們可以利用光子的某些獨特屬性，來彌補毫米波傳輸中的不足？我猜想，書中可能深入探討瞭光子學在毫米波通信中的應用，例如，是否可以通過光子器件實現毫米波信號的低損耗生成與高效調製？或者，是否能利用光縴作為迴傳網絡，將毫米波基站的光信號轉換為無綫信號，從而實現更靈活、更低成本的網絡部署？我期待書中能夠提供一些關於光子輔助如何改善毫米波信號的魯棒性，例如在復雜環境中保持信號的穩定性，或者如何通過光子控製實現更精確的波束賦形，從而提高頻譜利用率。這本書的標題給我留下瞭巨大的想象空間，我相信它會是一本關於未來通信技術發展趨勢的優秀參考書。