光通信信號處理——現代通信信號處理叢書 任海蘭,劉德明著 9787121025686 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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任海蘭，劉德明著 著

圖書標籤:

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• 劉德明
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121025686

商品編碼：29499914485

包裝：平裝

齣版時間：2006-08-01

基本信息

書名：光通信信號處理——現代通信信號處理叢書

定價：27.00元

作者：任海蘭,劉德明著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2006-08-01

ISBN：9787121025686

字數：363000

頁碼：219

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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內容提要

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本書介紹光通信工程和全光通信網中的光信號處理技術的基本原理及應用，全書共分10章，內容包括光調製、光復用、光再生、光路控製、光邏輯控製、光檢測、光波長技術、光傳送網功能等。其中原理部分的闡述力簡明清晰並注重理論的實用性和指導意義；應用部分的介紹則建立在係統收集目前外相關研究的*資料的基礎上，涵蓋瞭近幾年光信號自理技術的進展和未來的發展動態。
　　本書層次清晰，內容新穎，係統性和實用性強，可作為光縴通信、光電子、應用物理等的科技和工程人員的參考用書，同時也可作為相關專業研究生教材和本科高年級學生的選修教材。

目錄

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章　光通信與光信號處理概述
　1.1　光通信的發展
　1.2　光通信中的光信號處理
第2章　光調製技術
　2.1　光調製技術的分類　
　2.2　電光調製
　2.3　聲光調製
　2.4　磁光調製
　2.5　電吸收調製
　2.6　光傳感中的光調製技術
第3章　光復用技術
　3.1　光波分復用
　3.2　光時分復用
　3.3　光碼分復用
　3.4　光極化復用
　3.5　微波副載波復用
第4章　光再生技術
　4.1　信號再生的概念與光再生技術概況
　4.2　光放大技術
　4.3　光整形技術
　4.4　光時鍾恢復技術
第5章　光路控製技術
　5.1　光隔離器與環形器
　5.2　光開關
　5.3　光濾波與光上下復用
　5.4　光波長變換
　5.5　色散補償技術
　5.6　光功率分配器
第6章　光邏輯控製技術
第7章　光檢測技術
第8章　光波長交換與路由技術
第9章　光分組交換與路由技術
0章　光傳送網功能與光信號處理
縮略語
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《光通信信號處理：理論、方法與實踐》 引言 信息時代的蓬勃發展，離不開信息傳輸能力的飛躍。光通信作為當前及未來信息網絡的核心傳輸手段，其傳輸速率、容量和效率的提升，在很大程度上依賴於先進的信號處理技術。從早期簡單的模擬信號調製解調，到如今高速、高效、智能化的數字信號處理，光通信信號處理的研究與發展，始終是推動通信技術進步的關鍵驅動力。本書旨在深入探討光通信信號處理的理論基礎、核心算法、關鍵技術及其在實際係統中的應用，為相關領域的科研人員、工程師以及高等院校師生提供一本係統、全麵且具有實踐指導意義的參考書籍。 第一章 光信號的物理基礎與調製原理 本章將從光學的基本原理齣發，詳細闡述光在介質中的傳播特性、光縴的結構與傳輸損耗、色散效應及其對信號的影響。在此基礎上，我們將重點介紹光通信中常用的各類信號調製技術。這包括但不限於： 幅度調製 (AM)： 傳統且基礎的調製方式，用於理解信號幅度的變化如何攜帶信息。 頻率調製 (FM) 與相位調製 (PM)： 探索信號頻率或相位變化在光域的實現及其優缺點。 幅度鍵控 (ASK) 與頻率鍵控 (FSK)： 數字信號在光域的最基本編碼方式，為理解更復雜的調製方案奠定基礎。 相移鍵控 (PSK) 與正交相移鍵控 (QPSK)： 介紹利用相位狀態來承載信息的技術，重點分析其在提升頻譜效率方麵的優勢。 正交頻分復用 (OFDM) 光信號： 深入探討OFDM在光通信中的應用，包括其多載波特性、抗色散能力以及在相乾光通信中的重要作用。 高級調製格式： 如16QAM、64QAM等，分析如何通過增加星座點數量來進一步提升數據速率和頻譜效率，並討論其對信噪比的要求和處理的復雜度。 本章還將涉及光調製器的類型、工作原理及其在不同調製方式下的選擇，為理解後續的信號處理奠定堅實的物理基礎。 第二章 相乾光通信信號處理 相乾光通信是當前高速光通信係統的基石，其核心在於利用本地振蕩器（LO）與接收到的信號光進行混頻，從而提取齣包含信息的光信號。本章將全麵剖析相乾光通信中的關鍵信號處理環節： 相乾接收機模型： 詳細介紹相乾接收機的架構，包括本地振蕩器、光混頻器、光電探測器等關鍵組件。 數字下變頻 (DDC)： 闡述如何將高頻光信號通過數字化處理轉換為中頻或基帶信號，為後續的數字信號處理創造條件。 載波相位恢復 (CPR)： 這是相乾光通信中最具挑戰性的環節之一。本章將深入研究多種載波相位恢復算法，包括： 基於決策的算法： 如Gardner算法、Feedforward算法等，分析其原理、收斂速度和對噪聲的魯棒性。 基於PLL的算法： 探討鎖相環（PLL）在載波相位估計中的應用，介紹各種PLL結構和性能指標。 統計學方法： 如最大似然估計（ML）、最大後驗概率（MAP）估計等，分析其在最優相位估計中的作用。 符號定時恢復 (STR)： 解釋如何準確地確定每個符號的采樣時刻，以最大限度地減少符號間乾擾（ISI）。介紹常用的定時恢復算法，如M&M算法、Gardner算法的變種等。 均衡算法： 針對光縴傳輸過程中引入的色散、非綫性效應等損傷，本章將詳細介紹各種均衡技術，以恢復失真的信號。 綫性均衡： 如推掃均衡（FFE）、決策反饋均衡（DFE）等，分析其原理、設計與應用。 非綫性均衡： 如自適應均衡算法、機器學習輔助均衡等，探討其在處理復雜損傷時的優勢。 頻域均衡 (FEQ)： 尤其在OFDM係統中，介紹如何利用FFT/IFFT以及頻域內的均衡係數來補償色散。 極化解復用 (PDM) 信號處理： 針對雙偏振信號，分析如何分離和處理兩個獨立的偏振通道，並進行聯閤均衡和解調。 第三章 數字信號處理（DSP）在光通信中的應用 隨著ADC（模數轉換器）采樣率的不斷提升，數字信號處理（DSP）已成為光通信信號處理不可或缺的核心部分。本章將聚焦DSP在光通信中的關鍵應用： ADC與DAC的選型與性能考量： 介紹ADC和DAC在光通信係統中的作用，分析其采樣率、分辨率、動態範圍等關鍵參數對其性能的影響。 高速ADC/DAC對DSP的需求： 探討隨著傳輸速率的提升，對ADC/DAC性能的要求以及由此帶來的DSP處理負載。 DSP硬件平颱： 介紹用於光通信信號處理的常見DSP硬件，如FPGA（現場可編程門陣列）、ASIC（專用集成電路）、DSP處理器等，分析它們的優缺點和適用場景。 DSP算法的硬件實現： 探討如何高效地將理論算法映射到硬件平颱，包括流水綫設計、並行處理、資源優化等技術。 DSP在信道損傷補償中的作用： 再次強調DSP在補償色散、非綫性效應、相位噪聲等方麵的關鍵作用，並結閤具體算法進行闡述。 DSP在性能監測與管理中的應用： 介紹如何利用DSP實現信號質量的實時監測，如星座圖分析、誤碼率（BER）預測、信號功率等，為網絡優化提供數據支持。 第四章 高級調製與編碼技術 為瞭進一步提升光通信係統的容量和效率，研究人員不斷探索更高級的調製和編碼技術。本章將深入探討這些前沿技術： 星座形狀優化與自適應調製： 分析如何根據信道條件動態調整調製格式（如AMC，Adaptive Modulation and Coding），以在保證可靠性的前提下最大化數據吞吐量。 高級編碼技術： LDPC (Low-Density Parity-Check) 碼： 介紹LDPC碼的編碼和譯碼原理，及其在逼近香農極限方麵的卓越性能。 Polar 碼： 闡述Polar碼作為一種新生代糾錯碼，在光通信中的潛在應用前景。 Turbo 碼： 迴顧Turbo碼在早期高性能編碼中的貢獻，並分析其與LDPC碼的比較。 調製與編碼聯閤設計 (Modulation and Coding Scheme, MCS)： 探討如何將調製和編碼技術進行有機結閤，以實現最優的係統性能。 多維調製技術： 探索除瞭星座圖之外，利用其他維度（如極化、頻率、時間等）來承載更多信息的技術。 第五章 光信號的非綫性效應與補償 光縴中的非綫性效應是影響高速、長距離光通信係統性能的主要瓶頸之一。本章將深入研究這些效應及其信號處理方麵的補償策略： 主要非綫性效應介紹： 剋爾效應 (Kerr Effect)： 包括自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）和四波混頻（FWM），詳細分析其對信號頻譜和相位的影響。 拉曼散射 (Raman Scattering)： 闡述其增益和損耗特性，以及對信號的頻譜展寬和失真。 受激布裏淵散射 (Stimulated Brillouin Scattering, SBS)： 分析其功率限製作用以及對信號的負麵影響。 非綫性效應的建模與仿真： 介紹用於描述非綫性效應的數學模型，如非綫性薛定諤方程（NLSE），並討論如何在仿真中進行精確模擬。 非綫性效應的補償方法： 基於DSP的補償： 重點介紹使用數字信號處理技術來補償非綫性效應，如基於Volterra級數、神經網絡等模型。 光域補償技術： 探討一些在光域實現的補償方案，如光參量放大器（OPC）、光縴相位共軛等。 係統設計優化： 分析如何通過閤理的係統設計（如功率分配、信道間隔等）來減弱非綫性效應的影響。 第六章 相乾光通信係統的實際應用與性能評估 本章將把理論知識與實際工程應用相結閤，探討相乾光通信係統的設計、部署與性能評估： 相乾光模塊的設計與關鍵參數： 介紹相乾光模塊的組成，如可調諧激光器、調製器、相乾接收器等，以及其關鍵性能指標。 DSP芯片在相乾光通信中的集成： 討論DSP芯片如何與光模塊協同工作，實現端到端的信號處理。 高性能光傳輸係統的設計考量： 包括光放大器、光開關、光復用/解復用器等在係統中的選擇和優化。 性能評估指標： 詳細介紹光通信係統中常用的性能評估指標，如誤碼率（BER）、信號噪聲比（SNR）、誤碼率-功率麯綫（BER vs. Power）、眼圖、星座圖等。 實際係統部署中的挑戰與解決方案： 討論在實際網絡部署中可能遇到的問題，如鏈路預算、器件老化、環境影響等，以及相應的解決方案。 未來發展趨勢： 展望相乾光通信的未來發展方嚮，如更高階調製、更智能化的DSP算法、光電融閤等。 結論 本書係統地梳理瞭光通信信號處理的理論框架、核心算法和關鍵技術。從光信號的物理基礎到復雜的數字信號處理，從基礎的調製解調到前沿的編碼技術，再到貫穿始終的非綫性效應補償，力求為讀者提供一個全麵深入的認識。我們希望本書能夠成為讀者在該領域深入研究和工程實踐的寶貴資源，共同推動光通信技術邁嚮新的高度，為構建更加智能、高效、泛在的信息社會貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在是太令人頭疼瞭，完全不是我預想的那種入門級彆的教材。我本來是想找一本能幫我快速建立起光通信信號處理這個領域的整體概念，最好能圖文並茂地講解一些基礎理論的。結果翻開這本，迎接我的是一堆密密麻麻的公式和推導，感覺像是直接跳到瞭研究生階段的專業課。作者的行文風格極其學術化，每一個概念的引入都建立在讀者已經掌握瞭大量背景知識的基礎上，對於像我這種非科班齣身、想自學這塊內容的讀者來說，簡直就是天書。我嘗試著從第一章看起，裏麵涉及到大量的傅裏葉變換、Z變換在光縴信道模型中的應用，每一個數學符號都像是在嘲笑我的無知。更要命的是，書中的例子大多偏嚮於理論推導的驗證，缺乏實際工程應用層麵的直觀演示，讓我很難將這些抽象的數學工具與光縴通信係統中實際遇到的碼間串擾、色散補償等問題聯係起來。如果不是對這個領域有深厚的數學功底和研究背景，我真的很難沉下心去啃完它。這更像是一本麵嚮科研人員的工具書，而不是麵嚮廣大工程技術人員的普及讀物。我希望看到的更多是關於現代調製格式如QPSK、16QAM在光通信中的具體實現和性能分析，這本書裏這些內容顯得非常單薄，或者說，講解得過於跳躍，沒有提供足夠的中間步驟來支撐最終的結論。總而言之，對於初學者而言，這本書的門檻設置得實在太高瞭，閱讀體驗更像是在解一道高難度的數理化難題，而不是在學習一門應用技術。

評分☆☆☆☆☆

我對這本厚重的著作抱有極高的期待，特彆是衝著“現代通信信號處理叢書”這個名頭來的，我以為會讀到很多關於DSP在高速光網絡中如何發揮關鍵作用的實戰經驗和最新的技術趨勢。然而，閱讀過程中我發現，這本書的側重點似乎更偏嚮於對經典理論的嚴謹闡述，而不是緊跟當前光通信技術飛速發展的步伐。例如，在談到非綫性效應處理時，書中的方法論似乎停留在比較傳統的數字域均衡技術上，對於諸如基於機器學習的信道估計、或者最新的深度學習在光電混閤信號處理中的應用，幾乎沒有涉及。這讓我感到有些遺憾，因為在當前超高速率（如400G、800G）的背景下，如何高效地利用復雜的數字信號處理技術來剋服光縴的限製，纔是業界關注的焦點。這本書在介紹這些前沿領域時，顯得有些蜻蜓點水，或者說，深度不夠。我更希望看到一些關於具體硬件實現約束下的算法優化策略，比如FPGA/ASIC的資源限製如何影響算法的選擇，或者在功耗和延遲的權衡下，如何設計齣最優的數字濾波器組。可惜，這些實踐層麵的討論非常稀少，讓這本書的實用價值大打摺扣。它更像是一本對過去幾十年信號處理理論的總結和梳理，對於想要站在當前技術前沿的讀者來說，提供的“新知”相對有限。我更傾嚮於尋找那種能直接指導我進行係統設計和仿真驗證的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量，坦白說，給我一種年代感很強的觀感。雖然內容本身可能是紮實的，但視覺上的體驗直接影響瞭閱讀的連貫性和專注度。大量的公式堆砌，缺乏必要的圖示來輔助理解那些復雜的光縴信道模型和信號變換過程。例如，在講解色散和非綫性效應的相互作用時，我需要依賴自己去腦補那些波形是如何隨距離變化的，如果能有一張清晰的仿真波形對比圖，或者一個流程圖來展示算法處理的各個階段，學習效率無疑會大大提高。另外，書中引用的文獻和案例似乎也偏嚮於早期的研究成果，對於近十年內湧現齣的重大突破，比如相乾檢測技術的進一步完善，或者新型補償技術的問世，介紹得不夠充分。這讓我在閱讀時總有一種“信息滯後”的感覺。對於一個技術類書籍來說，信息的新鮮度和直觀性至關感極其重要。我花瞭很多時間去解析那些晦澀難懂的文字描述，而這些時間本可以用來更好地理解核心概念的物理意義。我期待的是一本能像一位經驗豐富的導師在旁邊手把手教我分析問題的書，而不是一本需要我花費巨大精力去“破譯”的文字記錄。

評分☆☆☆☆☆

這本書在對光通信係統各個模塊進行信號處理的劃分上，結構清晰，邏輯嚴密，這是它最大的優點之一，它確實提供瞭一個非常係統和全麵的理論框架。從光發射端到光接收端的整個鏈路，信號所經曆的失真和處理過程，都被分解得井井有條。但是，這種過於嚴謹和全麵的劃分，反而使得它在某一特定方嚮上的深度不夠突齣。例如，當深入到光電混閤處理的交叉領域時，它似乎隻是淺嘗輒止地提到瞭關鍵概念，但沒有提供足夠的篇幅來探討如何將傳統的數字信號處理（DSP）技術與新興的模擬/光域處理技術進行最優的結閤。我希望看到更多關於這種係統級融閤的討論，畢竟在追求極高速率和低成本的今天，如何最大化利用光域自身的特性來減輕後端的DSP負擔，是一個至關重要的問題。這本書的焦點似乎更偏嚮於傳統DSP的範疇，對於如何設計一個更“智能”的相乾接收機，尤其是針對下一代光網絡架構的適應性，著墨不多。總的來說，它是一本結構優良的理論基石，但作為一本“現代”叢書中的一員，它在反映當下技術前沿的創新性方麵，略顯保守和不足。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試從一個項目實施者的角度來審視這本書，希望從中找到一些可以快速落地的解決方案或設計思路。然而，這本書的敘述方式更像是對數學原理的證明過程的詳盡展示，而非對工程實踐的指導手冊。它更多地關注“為什麼是這樣”，而不是“如何做”。比如，當我們討論如何設計一個實際的數字均衡器時，我們需要知道具體的算法復雜度、收斂速度的要求、以及在實際光縴鏈路中需要考慮的噪聲模型（比如偏振模色散、激光相位噪聲的綜閤影響）。這本書對這些具體參數的討論顯得非常理論化和抽象化，很少提供具體的參數設置範圍或設計流程圖。這對於一個需要快速搭建原型或者進行産品開發的技術人員來說，價值就相對降低瞭。我更需要的是能夠直接套用的設計模闆或者經過驗證的性能指標對比。這本書更像是一本學術研究的基礎參考，它構建瞭知識的底層邏輯，但缺乏將這些邏輯轉化為工程實踐的橋梁。因此，在實際的工程問題麵前，我仍然需要翻閱大量標準文檔和最新的技術白皮書來補充那些在這本書中缺失的工程化細節。