無綫光正交頻分復用原理及應用 柯熙政 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

柯熙政 著

圖書標籤:

• 無綫通信
• 正交頻分復用
• OFDM
• 無綫光通信
• 光縴通信
• 信號處理
• 通信原理
• 柯熙政
• 科學齣版社
• 復用技術

店鋪： 河北省新華書店圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030550880

商品編碼：29741766078

包裝：平裝

齣版時間：2018-05-01

基本信息

書名：無綫光正交頻分復用原理及應用

定價：138.00元

作者：柯熙政

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2018-05-01

ISBN：9787030550880

字數：

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

光通信,無綫電通信

內容提要

---

正交頻分復用是多載波通信的一種，可以提高光通信的頻譜效率，抑製信道乾擾。《無綫光正交頻分復用原理及應用》論述無綫光通信中的正交頻分復用理論及應用, 係統介紹無綫光通信中的正交頻分復用傳輸體係，對光正交頻分復用涉及的高峰均比、時間同步、信道估計及信道分配進行深入係統分析；對大氣湍流及大氣環境對正交頻分復用信號的影響進行詳細分析，對比分析光正交頻分復用抑製大氣湍流的特性。通過數值仿真及實驗驗證相關理論，觸及本領域的**進展。

目錄

---

目錄
前言
章 緒論 1
1.1 無綫光通信技術的發展 1
1.2 光波在大氣湍流中的傳輸研究進展 3
1.3 脈衝調製、副載波調製與無綫光正交頻分復用 5
1.3.1 脈衝調製的外研究現狀 5
1.3.2 副載波調製的外研究現狀 9
1.3.3 FSO-OFDM的提齣 9
1.4 FSO-OFDM的特點 12
1.4.1 OFDM的優點 12
1.4.2 FSO-OFDM的特點 13
1.4.3 RF OFDM與FSO-OFDM的區彆 14
1.4.4 FSO-OFDM亟待解決的問題 14
1.5 FSO-OFDM中的關鍵技術 15
參考文獻 17
第2章 副載波調製技術 26
2.1 副載波調製 26
2.1.1 副載波調製信號的産生與檢測 26
2.1.2 BPSK副載波調製的差錯率 27
2.1.3 FSK副載波調製的差錯率 30
2.1.4 MPSK與MQAM副載波調製的差錯率 31
2.1.5 副載波調製性能分析 32
2.2 NC類正弦QPSK調製 35
2.2.1 NC類正弦QPSK調製原理 35
2.2.2 NC類正弦類QPSK調製性能分析 38
2.3 16PSK調製原理及仿真 49
2.3.1 MPSK信號的矢量錶示 50
2.3.2 16PSK信號的調製方式 51
2.3.3 16PSK調製解調性能分析 53
2.3.4 16PSK副載波調製實驗結果分析 59
2.4 64QAM調製與解調 66
2.4.1 64QAM係統的基本原理 66
2.4.2 64QAM信號調製解調仿真分析 71
2.4.3 仿真及實驗結果分析 74
2.4.4 64QAM副載波調製實驗結果分析 84
2.5 小結 87
參考文獻 88
第3章 半導體激光器的非綫性特性及其修正 91
3.1 半導體激光器 91
3.1.1 半導體激光器的工作原理 92
3.1.2 半導體激光器的分類 93
3.1.3 半導體激光器的基本特性 93
3.2 半導體激光器的非綫性特性 97
3.2.1 動態非綫性 97
3.2.2 靜態非綫性 102
3.2.3 半導體激光器的靜態模型 103
3.2.4 半導體激光器的綫性化 108
3.3 副載波調製中的激光器非綫性互調失真 116
3.3.1 激光器的非綫性互調失真 116
3.3.2 副載波調製的非綫性互調失真特性 121
3.4 半導體激光器功率控製 131
3.4.1 溫度對半導體激光器的影響 131
3.4.2 功率控製係統 133
3.5 小結 139
參考文獻 139
第4章 FSO-OFDM係統 143
4.1 OFDM係統原理 143
4.1.1 OFDM信號的數學模型 144
4.1.2 由DFT實現OFDM145
4.2 OFDM頻率漂移與相位噪聲 147
4.2.1 頻率漂移對OFDM的影響 148
4.2.2 OFDM係統的相位噪聲 149
4.3 FSO-OFDM係統結構 151
4.3.1 直流偏置OFDM係統 153
4.3.2 限幅OFDM係統 154
4.3.3 非限幅OFDM係統 154
4.3.4 FSO-OFDM信號的解調 155
4.4 OFDM的信號結構 155
4.4.1 保護間隔和循環前綴 155
4.4.2 過采樣 158
4.4.3 加窗 159
4.5 FSO-OFDM信號的噪聲特性 159
4.5.1 乘性噪聲 160
4.5.2 混閤噪聲 160
4.5.3 FSO-OFDM實驗研究 167
4.6 小結 169
參考文獻 169
第5章 大氣信道 171
5.1 激光傳輸中的大氣散射與大氣衰減 171
5.1.1 大氣散射 171
5.1.2 大氣衰減 172
5.2 激光在大氣湍流中的傳輸 174
5.2.1 大氣湍流的統計特性 174
5.2.2 大氣湍流對激光傳輸的影響 178
5.3 大氣湍流模型 179
5.3.1 log-normal湍流模型 180
5.3.2 Gamma-Gamma湍流模型 183
5.3.3 負指數分布湍流模型 187
5.3.4 湍流信道性能分析 188
5.4 大氣色散及其對光信號傳輸的影響 193
5.4.1 大氣中光的色散 193
5.4.2 光脈衝在大氣湍流中的傳播 197
5.4.3 連續波在大氣湍流中的傳播 201
5.5 大氣色散對OFDM信號的影響 203
5.5.1 對FSO-OFDM係統誤碼率的理論分析 203
5.5.2 脈衝時延對係統速率的限製 205
5.5.3 Gamma-Gamma信道對信號傳輸的影響 211
5.6 雨對光信號傳輸的影響 217
5.6.1 接收光強均值 218
5.6.2 相乾場和非相乾場的統計特性 221
5.6.3 非相乾場的頻譜特性和方差 223
5.7 小結 226
參考文獻 227
第6章 OFDM係統的同步技術 231
6.1 OFDM中的時間同步 231
6.2 同步偏差對OFDM係統性能的影響 232
6.2.1 符號定時偏差對係統性能的影響 232
6.2.2 載波頻率偏差對係統性能的影響 234
6.2.3 抽樣時鍾偏差對係統性能的影響 236
6.2.4 OFDM的同步算法原理 236
6.3 FSO-OFDM係統符號同步 239
6.3.1 傳統的符號同步算法 240
6.3.2 改進的同步算法 244
6.4 頻率同步算法 250
6.4.1 載波頻率偏差估計算法 250
6.4.2 基於循環前綴的*大似然同步算法 251
6.4.3 ML 算法改進 258
6.5 小結 262
參考文獻 263
第7章 FSO-OFDM調製係統中的峰均比 265
7.1 峰均比的定義及統計特性 265
7.1.1 峰均比的定義 265
7.1.2 峰均比的統計特性 266
7.1.3 高峰均比産生的原因及後果 267
7.2 降低峰均比的方法 267
7.2.1 限幅類技術 267
7.2.2 編碼類技術 269
7.2.3 概率類技術 270
7.3 降低OFDM係統中峰均比的概率類方法 271
7.3.1 部分傳輸序列方法 271
7.3.2 選擇性映射方法 279
7.3.3 信道仿真分析 281
7.3.4 實驗結果分析 294
7.4 降低峰均比的編碼類技術 296
7.4.1 幾種分組編碼方法 297
7.4.2 基於Golay互補序列和RM碼的編譯碼算法 302
7.5 小結 309
參考文獻 309
第8章 信道估計與信道分配 312
8.1 無綫光OFDM信道估計 312
8.1.1 信道估計的分類 313
8.1.2 基於LS準則的信道估計算法 313
8.1.3 基於MMSE準則的信道估計算法 314
8.2 粒子濾波算法 317
8.2.1 貝葉斯估計方法 317
8.2.2 濛特卡羅方法 321
8.2.3 粒子濾波算法原理 322
8.2.4 粒子濾波算法存在的主要問題 325
8.2.5 基於粒子濾波的大氣激光OFDM係統信道估計 329
8.3 基於導頻輔助信道估計算法 335
8.3.1 衰落信道對OFDM信號的影響 336
8.3.2 基於頻域導頻的信道估計算法 338
8.3.3 基於時域訓練序列的信道估計算法 347
8.4 單用戶FSO-OFDM信道分配 353
8.4.1 注水算法 354
8.4.2 自適應比特功率分配算法 355
8.4.3 改進的自適應比特功率分配算法 359
8.4.4 仿真結果分析 363
8.5 多用戶FSO-OFDM自適應信道分配 364
8.5.1 多用戶自適應FSO-OFDM係統原理 364
8.5.2 幾種多用戶自適應算法 365
8.5.3 改進算法 371
8.6 小結 376
參考文獻 376

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

穿梭光縴的數字信使：現代通信的基石 在浩瀚的信息時代，我們對速度和容量的渴求從未停止。每一次通訊的革新，都如同一次飛躍，將人類的連接推嚮新的高度。而在這場信息洪流中，一種被稱為“正交頻分復用”（OFDM）的技術，憑藉其卓越的性能，成為瞭現代通信係統中不可或缺的基石，尤其是在光通信領域，其重要性更是日益凸顯。 想象一下，如果信息是一條條奔騰的河流，那麼OFDM就像是擁有瞭無數條獨立的水道，每一條水道都能承載一部分信息，並且這些水道之間互不乾擾，協同奔騰。這就是OFDM的核心思想——將原始的通信數據分割成數量龐大、但傳輸速率較低的並行子流，並將這些子流調製到相互正交的多個載波頻率上進行傳輸。這種“化整為零”的策略，巧妙地規避瞭傳統單載波傳輸中信號在多徑衰落環境下容易産生的嚴重的頻率選擇性衰落問題。即使某個子載波不幸遭遇乾擾，也隻會影響到一小部分數據，整體通信質量受到的影響微乎其微。 然而，OFDM的優勢遠不止於此。其另一個殺手鐧在於，通過引入循環前綴（CP），能夠有效地消除符號間的乾擾（ISI），這使得OFDM係統對多徑效應具有極強的抵抗力，在信號傳播路徑復雜、反射點多的環境中尤為適用。這種魯棒性，是其能夠在Wi-Fi、4G、5G等無綫通信係統中廣泛應用的關鍵。 但是，將OFDM的強大能力延伸到光通信領域，便開啓瞭另一扇通往超高速、超大容量數據傳輸的大門——無綫光正交頻分復用（WOFDM）。與傳統的無綫電波不同，光波的頻率極高，這為承載海量數據提供瞭得天獨厚的優勢。WOFDM技術正是巧妙地結閤瞭OFDM的優勢與光波的特性，旨在實現更高效、更靈活的光通信。 在WOFDM係統中，數據被分割成並行子流，然後調製到多個光學載波上。這些光學載波之間保持嚴格的正交性，確保瞭信號的獨立傳輸和有效分離。這種並行傳輸的架構，能夠極大地提高頻譜利用效率，讓有限的光譜資源發揮齣最大的價值。 WOFDM的核心技術亮點 WOFDM的實現並非易事，它涉及到諸多關鍵技術的突破與融閤。 載波的産生與管理： 在光域産生大量相互正交且頻率穩定的光學載波是WOFDM的基礎。這通常需要利用鎖相環（PLL）技術、微波光子技術或光學梳狀濾波器等先進技術來精確控製載波的頻率和相位。每一個子載波都需要精準地“調校”，纔能確保其獨立性和正交性。 高階調製格式的集成： 為瞭在每個子載波上承載更多的數據，WOFDM常常采用高階的數字調製格式，例如16-QAM、64-QAM甚至更高階的QAM。這些調製格式能夠在一個符號周期內傳輸更多的比特信息，從而提高數據速率。然而，高階調製也對信號的功率和信噪比提齣瞭更高的要求。 數字信號處理（DSP）： OFDM係統對數字信號處理能力的要求非常高。在WOFDM中，需要進行復雜的信號預處理（如IFFT/FFT）、後處理（如信道均衡、符號檢測）以及誤差糾正。高效的DSP算法和強大的硬件平颱是實現高性能WOFDM係統的關鍵。尤其是在麵臨色散、非綫性效應等光縴傳輸中的固有挑戰時，DSP的補償能力顯得尤為重要。 光電混閤處理： 為瞭兼顧效率和靈活性，一些WOFDM係統會采用光電混閤處理的架構。部分信號處理在光學域完成，而復雜或需要自適應調整的部分則在電域完成。這種混閤策略可以有效降低係統的功耗和成本。 信道均衡技術： 在實際的光縴傳輸中，受限於光縴的色散、非綫性效應以及器件的不完美性，會産生不同程度的信道失真。高效的信道均衡技術，如自適應均衡算法，對於恢復原始信號、提高接收端誤碼率至關重要。 功耗優化： 隨著數據速率的不斷提升，OFDM係統的功耗也日益增加。在WOFDM係統中，如何設計低功耗的光電器件和高效的信號處理算法，是實現可持續發展和大規模部署的關鍵挑戰。 WOFDM的應用前景 WOFDM技術以其強大的性能，正在為多個通信領域帶來革命性的變化。 下一代數據中心互聯： 隨著雲計算和大數據時代的到來，數據中心內部以及數據中心之間的互聯需求呈爆炸式增長。WOFDM能夠提供超高帶寬和低延遲的連接，滿足數據中心對海量數據傳輸的迫切需求，是構建未來高性能數據中心網絡的重要技術。 光縴到戶（FTTH）的升級： 盡管目前FTTH已普及，但隨著4K/8K超高清視頻、VR/AR等高帶寬應用的普及，對傢庭寬帶的帶寬需求仍在不斷攀升。WOFDM有望為FTTH網絡帶來更高的單用戶速率和更靈活的帶寬分配能力，實現真正的“超高速傢庭網絡”。 5G/6G移動通信的迴傳與前傳： 5G網絡的部署使得基站密度大幅增加，對基站與核心網之間的迴傳和前傳網絡提齣瞭更高的帶寬和更低延遲的要求。WOFDM技術以其高容量和高頻譜效率，能夠有效地滿足這些需求，為5G甚至未來的6G網絡提供堅實的基礎設施支持。 無綫光通信（Free-space Optical Communication）： 在一些無法鋪設光縴的場景，例如城市建築物之間、船舶與岸基之間、或者衛星通信，無綫光通信成為瞭一種有效的解決方案。WOFDM技術可以進一步提升無綫光通信的速率和可靠性，剋服大氣湍流等不利因素的影響，實現遠距離、高帶寬的無綫連接。 工業互聯網與智能製造： 在工業環境中，對實時數據傳輸和低延遲控製有著極高的要求。WOFDM能夠提供可靠、高速的通信連接，支持工業自動化、機器人協作以及物聯網設備的互聯互通，推動智能製造嚮更高水平發展。 光接入網（PON）的演進： 傳統的PON係統在帶寬和容量上已逐漸顯現瓶頸。WOFDM技術有望成為下一代PON技術的關鍵驅動力，大幅提升接入網的吞吐量，為用戶提供更優質的網絡體驗。 挑戰與未來展望 盡管WOFDM展現齣巨大的潛力，但其發展仍麵臨一些挑戰。例如，高復雜度、高成本的光電器件和DSP芯片，以及功耗的控製，仍然是製約其大規模商業化部署的重要因素。此外，在特定應用場景下，如何進一步提高係統的魯棒性，應對環境乾擾，也是需要持續研究的方嚮。 然而，隨著半導體技術、集成光學技術和算法的不斷進步，這些挑戰正逐步被剋服。研究人員正在不斷探索更具成本效益的器件設計、更高效的信號處理算法以及更優化的係統架構。 可以預見，WOFDM技術將繼續在通信領域扮演越來越重要的角色。它不僅僅是一種技術，更是信息傳輸效率的一次飛躍，是連接未來數字世界的關鍵橋梁。通過不斷地創新和優化，WOFDM必將為我們構建一個更快速、更智能、更互聯的社會，開啓一個全新的信息時代。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的第一印象，那種簡潔又不失專業感的配色，讓人一眼就能感受到內容的嚴謹性。內頁的排版也做得相當齣色，字體大小和行間距都拿捏得恰到好處，長時間閱讀下來眼睛也不會感到疲勞。我尤其欣賞作者在結構布局上的用心，從基礎概念的引入到復雜算法的推導，層層遞進，邏輯鏈條清晰可見，即便是初次接觸這個領域的讀者，也能比較順暢地跟上作者的思路。書中的圖錶繪製得非常精美且信息量十足，很多抽象的原理通過直觀的圖形展示後，瞬間變得易於理解，這對於我們這些需要將理論應用於實際工程的工程師來說，簡直是福音。整體來看，這本書在視覺呈現和閱讀體驗上都達到瞭很高的水準，絕對是值得放在案頭時常翻閱的參考資料。那種沉甸甸的質感，也仿佛在無聲地訴說著作者在學術研究上付齣的心血與深度。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，市麵上關於光通信技術的書籍不少，但真正能深入到技術細節且保持前沿性的作品卻屈指可數。這本書的價值恰恰在於它捕捉到瞭當前研究熱點的前沿脈搏。它所涉及的某些具體算法的改進和性能分析，是我在其他同類著作中尚未見到的深入程度。我對比瞭幾個自己正在研究的優化模型，發現書中的分析框架提供瞭全新的視角來審視現有方法的局限性，並且引導性地指明瞭未來可能的研究方嚮。這對我日常的工作狀態産生瞭積極的刺激作用——它不僅解決瞭當下的疑問，更激發瞭對未來技術發展的思考。這種引導讀者主動探索、而不是被動接受知識的特性，是任何一本優秀的技術著作都應具備的特質，而這本書無疑做到瞭這一點。

評分☆☆☆☆☆

這本書在引文和參考文獻的處理上也體現瞭極高的學術素養。清晰的標注體係使得任何一個深入研究的讀者都可以方便地追溯到原始文獻的齣處，這對於進行更深層次的文獻調研至關重要。我試著選取瞭幾個章節的復雜結論，去查閱瞭作者引用的基礎理論來源，發現其引用鏈條完整且權威，顯示齣作者在資料收集和學術積纍上的紮實基礎。此外，書中對一些關鍵術語的英文原詞標注也十分及時，這在跨文化的技術交流和文獻閱讀中提供瞭極大的便利。總的來說，這本書不僅是一本知識載體，更像是一份經過嚴格學術審查的“技術地圖”，它為研究者搭建瞭一個堅實可靠的起點，讓人在接下來的探索之路上信心倍增，不用擔心基石不穩。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字功底可以說是相當紮實和精準的。作者的敘事風格嚴謹而不失溫度，在闡述那些極其晦澀的數學推導和物理過程時，總能找到一種巧妙的平衡點，既保證瞭科學的準確性，又避免瞭過度學術化的晦澀難懂。我發現自己很少需要反復迴溯前麵的章節來理解某個術語的定義，因為作者在首次引入時就已經給予瞭非常清晰的上下文解釋。更難能可貴的是，作者在關鍵概念的引入和對比時，善於引用業界已有的成熟技術作為參照物，這極大地幫助我建立瞭對新技術優勢和劣勢的直觀認知。這種敘述方式，仿佛是一位經驗豐富的導師，在你身邊耐心地為你梳理知識脈絡，每一個邏輯轉摺都處理得自然且令人信服。閱讀過程是一種享受，知識的吸收效率也因此大大提高。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在通信領域摸爬滾打的工程師，我深知一本好的技術書籍不僅僅是知識的堆砌，更重要的是它能否提供一套完整的、可操作性的解決方案框架。這本書在這方麵做得極為齣色，它沒有停留在純理論的探討上，而是非常務實地將“原理”與“應用”緊密結閤。書中對於實際部署中可能遇到的各種挑戰，比如信道估計的精度問題、功耗優化策略等，都有深入的探討和給齣瞭一些前瞻性的建議。我特彆關注瞭其中關於係統實現部分的描述，作者似乎非常瞭解工程實踐的痛點，所提供的設計思路既有學術上的創新性，又兼顧瞭現有硬件平颱的兼容性與可行性。讀完這部分內容，我感覺手中仿佛多瞭一份詳盡的“實施藍圖”，而不是空泛的數學公式集閤。這種學以緻用的導嚮，讓這本書的價值遠超一般的教科書範疇。