光通信信号处理——现代通信信号处理丛书 任海兰,刘德明著 9787121025686 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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任海兰，刘德明著 著

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• 电子工业出版社
• 9787121025686

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121025686

商品编码：29499914485

包装：平装

出版时间：2006-08-01

基本信息

书名：光通信信号处理——现代通信信号处理丛书

定价：27.00元

作者：任海兰,刘德明著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2006-08-01

ISBN：9787121025686

字数：363000

页码：219

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍光通信工程和全光通信网中的光信号处理技术的基本原理及应用，全书共分10章，内容包括光调制、光复用、光再生、光路控制、光逻辑控制、光检测、光波长技术、光传送网功能等。其中原理部分的阐述力简明清晰并注重理论的实用性和指导意义；应用部分的介绍则建立在系统收集目前外相关研究的*资料的基础上，涵盖了近几年光信号自理技术的进展和未来的发展动态。
　　本书层次清晰，内容新颖，系统性和实用性强，可作为光纤通信、光电子、应用物理等的科技和工程人员的参考用书，同时也可作为相关专业研究生教材和本科高年级学生的选修教材。

目录

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章　光通信与光信号处理概述
　1.1　光通信的发展
　1.2　光通信中的光信号处理
第2章　光调制技术
　2.1　光调制技术的分类　
　2.2　电光调制
　2.3　声光调制
　2.4　磁光调制
　2.5　电吸收调制
　2.6　光传感中的光调制技术
第3章　光复用技术
　3.1　光波分复用
　3.2　光时分复用
　3.3　光码分复用
　3.4　光极化复用
　3.5　微波副载波复用
第4章　光再生技术
　4.1　信号再生的概念与光再生技术概况
　4.2　光放大技术
　4.3　光整形技术
　4.4　光时钟恢复技术
第5章　光路控制技术
　5.1　光隔离器与环形器
　5.2　光开关
　5.3　光滤波与光上下复用
　5.4　光波长变换
　5.5　色散补偿技术
　5.6　光功率分配器
第6章　光逻辑控制技术
第7章　光检测技术
第8章　光波长交换与路由技术
第9章　光分组交换与路由技术
0章　光传送网功能与光信号处理
缩略语
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《光通信信号处理：理论、方法与实践》 引言 信息时代的蓬勃发展，离不开信息传输能力的飞跃。光通信作为当前及未来信息网络的核心传输手段，其传输速率、容量和效率的提升，在很大程度上依赖于先进的信号处理技术。从早期简单的模拟信号调制解调，到如今高速、高效、智能化的数字信号处理，光通信信号处理的研究与发展，始终是推动通信技术进步的关键驱动力。本书旨在深入探讨光通信信号处理的理论基础、核心算法、关键技术及其在实际系统中的应用，为相关领域的科研人员、工程师以及高等院校师生提供一本系统、全面且具有实践指导意义的参考书籍。 第一章 光信号的物理基础与调制原理 本章将从光学的基本原理出发，详细阐述光在介质中的传播特性、光纤的结构与传输损耗、色散效应及其对信号的影响。在此基础上，我们将重点介绍光通信中常用的各类信号调制技术。这包括但不限于： 幅度调制 (AM)： 传统且基础的调制方式，用于理解信号幅度的变化如何携带信息。 频率调制 (FM) 与相位调制 (PM)： 探索信号频率或相位变化在光域的实现及其优缺点。 幅度键控 (ASK) 与频率键控 (FSK)： 数字信号在光域的最基本编码方式，为理解更复杂的调制方案奠定基础。 相移键控 (PSK) 与正交相移键控 (QPSK)： 介绍利用相位状态来承载信息的技术，重点分析其在提升频谱效率方面的优势。 正交频分复用 (OFDM) 光信号： 深入探讨OFDM在光通信中的应用，包括其多载波特性、抗色散能力以及在相干光通信中的重要作用。 高级调制格式： 如16QAM、64QAM等，分析如何通过增加星座点数量来进一步提升数据速率和频谱效率，并讨论其对信噪比的要求和处理的复杂度。 本章还将涉及光调制器的类型、工作原理及其在不同调制方式下的选择，为理解后续的信号处理奠定坚实的物理基础。 第二章 相干光通信信号处理 相干光通信是当前高速光通信系统的基石，其核心在于利用本地振荡器（LO）与接收到的信号光进行混频，从而提取出包含信息的光信号。本章将全面剖析相干光通信中的关键信号处理环节： 相干接收机模型： 详细介绍相干接收机的架构，包括本地振荡器、光混频器、光电探测器等关键组件。 数字下变频 (DDC)： 阐述如何将高频光信号通过数字化处理转换为中频或基带信号，为后续的数字信号处理创造条件。 载波相位恢复 (CPR)： 这是相干光通信中最具挑战性的环节之一。本章将深入研究多种载波相位恢复算法，包括： 基于决策的算法： 如Gardner算法、Feedforward算法等，分析其原理、收敛速度和对噪声的鲁棒性。 基于PLL的算法： 探讨锁相环（PLL）在载波相位估计中的应用，介绍各种PLL结构和性能指标。 统计学方法： 如最大似然估计（ML）、最大后验概率（MAP）估计等，分析其在最优相位估计中的作用。 符号定时恢复 (STR)： 解释如何准确地确定每个符号的采样时刻，以最大限度地减少符号间干扰（ISI）。介绍常用的定时恢复算法，如M&M算法、Gardner算法的变种等。 均衡算法： 针对光纤传输过程中引入的色散、非线性效应等损伤，本章将详细介绍各种均衡技术，以恢复失真的信号。 线性均衡： 如推扫均衡（FFE）、决策反馈均衡（DFE）等，分析其原理、设计与应用。 非线性均衡： 如自适应均衡算法、机器学习辅助均衡等，探讨其在处理复杂损伤时的优势。 频域均衡 (FEQ)： 尤其在OFDM系统中，介绍如何利用FFT/IFFT以及频域内的均衡系数来补偿色散。 极化解复用 (PDM) 信号处理： 针对双偏振信号，分析如何分离和处理两个独立的偏振通道，并进行联合均衡和解调。 第三章 数字信号处理（DSP）在光通信中的应用 随着ADC（模数转换器）采样率的不断提升，数字信号处理（DSP）已成为光通信信号处理不可或缺的核心部分。本章将聚焦DSP在光通信中的关键应用： ADC与DAC的选型与性能考量： 介绍ADC和DAC在光通信系统中的作用，分析其采样率、分辨率、动态范围等关键参数对其性能的影响。 高速ADC/DAC对DSP的需求： 探讨随着传输速率的提升，对ADC/DAC性能的要求以及由此带来的DSP处理负载。 DSP硬件平台： 介绍用于光通信信号处理的常见DSP硬件，如FPGA（现场可编程门阵列）、ASIC（专用集成电路）、DSP处理器等，分析它们的优缺点和适用场景。 DSP算法的硬件实现： 探讨如何高效地将理论算法映射到硬件平台，包括流水线设计、并行处理、资源优化等技术。 DSP在信道损伤补偿中的作用： 再次强调DSP在补偿色散、非线性效应、相位噪声等方面的关键作用，并结合具体算法进行阐述。 DSP在性能监测与管理中的应用： 介绍如何利用DSP实现信号质量的实时监测，如星座图分析、误码率（BER）预测、信号功率等，为网络优化提供数据支持。 第四章 高级调制与编码技术 为了进一步提升光通信系统的容量和效率，研究人员不断探索更高级的调制和编码技术。本章将深入探讨这些前沿技术： 星座形状优化与自适应调制： 分析如何根据信道条件动态调整调制格式（如AMC，Adaptive Modulation and Coding），以在保证可靠性的前提下最大化数据吞吐量。 高级编码技术： LDPC (Low-Density Parity-Check) 码： 介绍LDPC码的编码和译码原理，及其在逼近香农极限方面的卓越性能。 Polar 码： 阐述Polar码作为一种新生代纠错码，在光通信中的潜在应用前景。 Turbo 码： 回顾Turbo码在早期高性能编码中的贡献，并分析其与LDPC码的比较。 调制与编码联合设计 (Modulation and Coding Scheme, MCS)： 探讨如何将调制和编码技术进行有机结合，以实现最优的系统性能。 多维调制技术： 探索除了星座图之外，利用其他维度（如极化、频率、时间等）来承载更多信息的技术。 第五章 光信号的非线性效应与补偿 光纤中的非线性效应是影响高速、长距离光通信系统性能的主要瓶颈之一。本章将深入研究这些效应及其信号处理方面的补偿策略： 主要非线性效应介绍： 克尔效应 (Kerr Effect)： 包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM），详细分析其对信号频谱和相位的影响。 拉曼散射 (Raman Scattering)： 阐述其增益和损耗特性，以及对信号的频谱展宽和失真。 受激布里渊散射 (Stimulated Brillouin Scattering, SBS)： 分析其功率限制作用以及对信号的负面影响。 非线性效应的建模与仿真： 介绍用于描述非线性效应的数学模型，如非线性薛定谔方程（NLSE），并讨论如何在仿真中进行精确模拟。 非线性效应的补偿方法： 基于DSP的补偿： 重点介绍使用数字信号处理技术来补偿非线性效应，如基于Volterra级数、神经网络等模型。 光域补偿技术： 探讨一些在光域实现的补偿方案，如光参量放大器（OPC）、光纤相位共轭等。 系统设计优化： 分析如何通过合理的系统设计（如功率分配、信道间隔等）来减弱非线性效应的影响。 第六章 相干光通信系统的实际应用与性能评估 本章将把理论知识与实际工程应用相结合，探讨相干光通信系统的设计、部署与性能评估： 相干光模块的设计与关键参数： 介绍相干光模块的组成，如可调谐激光器、调制器、相干接收器等，以及其关键性能指标。 DSP芯片在相干光通信中的集成： 讨论DSP芯片如何与光模块协同工作，实现端到端的信号处理。 高性能光传输系统的设计考量： 包括光放大器、光开关、光复用/解复用器等在系统中的选择和优化。 性能评估指标： 详细介绍光通信系统中常用的性能评估指标，如误码率（BER）、信号噪声比（SNR）、误码率-功率曲线（BER vs. Power）、眼图、星座图等。 实际系统部署中的挑战与解决方案： 讨论在实际网络部署中可能遇到的问题，如链路预算、器件老化、环境影响等，以及相应的解决方案。 未来发展趋势： 展望相干光通信的未来发展方向，如更高阶调制、更智能化的DSP算法、光电融合等。 结论 本书系统地梳理了光通信信号处理的理论框架、核心算法和关键技术。从光信号的物理基础到复杂的数字信号处理，从基础的调制解调到前沿的编码技术，再到贯穿始终的非线性效应补偿，力求为读者提供一个全面深入的认识。我们希望本书能够成为读者在该领域深入研究和工程实践的宝贵资源，共同推动光通信技术迈向新的高度，为构建更加智能、高效、泛在的信息社会贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我尝试从一个项目实施者的角度来审视这本书，希望从中找到一些可以快速落地的解决方案或设计思路。然而，这本书的叙述方式更像是对数学原理的证明过程的详尽展示，而非对工程实践的指导手册。它更多地关注“为什么是这样”，而不是“如何做”。比如，当我们讨论如何设计一个实际的数字均衡器时，我们需要知道具体的算法复杂度、收敛速度的要求、以及在实际光纤链路中需要考虑的噪声模型（比如偏振模色散、激光相位噪声的综合影响）。这本书对这些具体参数的讨论显得非常理论化和抽象化，很少提供具体的参数设置范围或设计流程图。这对于一个需要快速搭建原型或者进行产品开发的技术人员来说，价值就相对降低了。我更需要的是能够直接套用的设计模板或者经过验证的性能指标对比。这本书更像是一本学术研究的基础参考，它构建了知识的底层逻辑，但缺乏将这些逻辑转化为工程实践的桥梁。因此，在实际的工程问题面前，我仍然需要翻阅大量标准文档和最新的技术白皮书来补充那些在这本书中缺失的工程化细节。

评分☆☆☆☆☆

我对这本厚重的著作抱有极高的期待，特别是冲着“现代通信信号处理丛书”这个名头来的，我以为会读到很多关于DSP在高速光网络中如何发挥关键作用的实战经验和最新的技术趋势。然而，阅读过程中我发现，这本书的侧重点似乎更偏向于对经典理论的严谨阐述，而不是紧跟当前光通信技术飞速发展的步伐。例如，在谈到非线性效应处理时，书中的方法论似乎停留在比较传统的数字域均衡技术上，对于诸如基于机器学习的信道估计、或者最新的深度学习在光电混合信号处理中的应用，几乎没有涉及。这让我感到有些遗憾，因为在当前超高速率（如400G、800G）的背景下，如何高效地利用复杂的数字信号处理技术来克服光纤的限制，才是业界关注的焦点。这本书在介绍这些前沿领域时，显得有些蜻蜓点水，或者说，深度不够。我更希望看到一些关于具体硬件实现约束下的算法优化策略，比如FPGA/ASIC的资源限制如何影响算法的选择，或者在功耗和延迟的权衡下，如何设计出最优的数字滤波器组。可惜，这些实践层面的讨论非常稀少，让这本书的实用价值大打折扣。它更像是一本对过去几十年信号处理理论的总结和梳理，对于想要站在当前技术前沿的读者来说，提供的“新知”相对有限。我更倾向于寻找那种能直接指导我进行系统设计和仿真验证的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书实在是太令人头疼了，完全不是我预想的那种入门级别的教材。我本来是想找一本能帮我快速建立起光通信信号处理这个领域的整体概念，最好能图文并茂地讲解一些基础理论的。结果翻开这本，迎接我的是一堆密密麻麻的公式和推导，感觉像是直接跳到了研究生阶段的专业课。作者的行文风格极其学术化，每一个概念的引入都建立在读者已经掌握了大量背景知识的基础上，对于像我这种非科班出身、想自学这块内容的读者来说，简直就是天书。我尝试着从第一章看起，里面涉及到大量的傅里叶变换、Z变换在光纤信道模型中的应用，每一个数学符号都像是在嘲笑我的无知。更要命的是，书中的例子大多偏向于理论推导的验证，缺乏实际工程应用层面的直观演示，让我很难将这些抽象的数学工具与光纤通信系统中实际遇到的码间串扰、色散补偿等问题联系起来。如果不是对这个领域有深厚的数学功底和研究背景，我真的很难沉下心去啃完它。这更像是一本面向科研人员的工具书，而不是面向广大工程技术人员的普及读物。我希望看到的更多是关于现代调制格式如QPSK、16QAM在光通信中的具体实现和性能分析，这本书里这些内容显得非常单薄，或者说，讲解得过于跳跃，没有提供足够的中间步骤来支撑最终的结论。总而言之，对于初学者而言，这本书的门槛设置得实在太高了，阅读体验更像是在解一道高难度的数理化难题，而不是在学习一门应用技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量，坦白说，给我一种年代感很强的观感。虽然内容本身可能是扎实的，但视觉上的体验直接影响了阅读的连贯性和专注度。大量的公式堆砌，缺乏必要的图示来辅助理解那些复杂的光纤信道模型和信号变换过程。例如，在讲解色散和非线性效应的相互作用时，我需要依赖自己去脑补那些波形是如何随距离变化的，如果能有一张清晰的仿真波形对比图，或者一个流程图来展示算法处理的各个阶段，学习效率无疑会大大提高。另外，书中引用的文献和案例似乎也偏向于早期的研究成果，对于近十年内涌现出的重大突破，比如相干检测技术的进一步完善，或者新型补偿技术的问世，介绍得不够充分。这让我在阅读时总有一种“信息滞后”的感觉。对于一个技术类书籍来说，信息的新鲜度和直观性至关感极其重要。我花了很多时间去解析那些晦涩难懂的文字描述，而这些时间本可以用来更好地理解核心概念的物理意义。我期待的是一本能像一位经验丰富的导师在旁边手把手教我分析问题的书，而不是一本需要我花费巨大精力去“破译”的文字记录。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对光通信系统各个模块进行信号处理的划分上，结构清晰，逻辑严密，这是它最大的优点之一，它确实提供了一个非常系统和全面的理论框架。从光发射端到光接收端的整个链路，信号所经历的失真和处理过程，都被分解得井井有条。但是，这种过于严谨和全面的划分，反而使得它在某一特定方向上的深度不够突出。例如，当深入到光电混合处理的交叉领域时，它似乎只是浅尝辄止地提到了关键概念，但没有提供足够的篇幅来探讨如何将传统的数字信号处理（DSP）技术与新兴的模拟/光域处理技术进行最优的结合。我希望看到更多关于这种系统级融合的讨论，毕竟在追求极高速率和低成本的今天，如何最大化利用光域自身的特性来减轻后端的DSP负担，是一个至关重要的问题。这本书的焦点似乎更偏向于传统DSP的范畴，对于如何设计一个更“智能”的相干接收机，尤其是针对下一代光网络架构的适应性，着墨不多。总的来说，它是一本结构优良的理论基石，但作为一本“现代”丛书中的一员，它在反映当下技术前沿的创新性方面，略显保守和不足。