BF-无线光通信中的部分相干光传输理论-柯熙政,邓莉君 科学出版社 97870305035 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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柯熙政，邓莉君 著

图书标签:

• 无线光通信
• 部分相干光
• 光传输理论
• 柯熙政
• 邓莉君
• 科学出版社
• 97870305035
• 通信工程
• 光学工程
• 信息技术

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030503589

商品编码：29785455085

包装：平装

出版时间：2017-08-01

图书基本信息
图书名称	无线光通信中的部分相干光传输理论	作者	柯熙政,邓莉君
定价	90.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030503589	出版日期	2017-08-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

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文摘

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序言

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现代光通信系统中的先进传输技术 随着信息时代的飞速发展，对数据传输速率和带宽的需求呈现爆炸式增长。传统的光通信技术在满足这一需求方面正面临瓶颈，迫切需要开发和引入更高效、更具弹性的传输方法。本书将深入探讨现代光通信系统中至关重要的先进传输技术，聚焦于那些能够显著提升系统性能、克服现有局限性的关键概念和实际应用。我们将从理论基础出发，层层剖析复杂的技术原理，并结合最新的研究进展和工程实践，为读者构建一个全面而深入的理解框架。 第一章：光纤传输的挑战与先进技术的需求 光纤作为现代通信网络的基石，其传输能力在理论上看似无限，但实际应用中却受到多种因素的制约。本章将首先回顾传统光纤通信的基本原理，并重点分析制约其性能提升的几个关键瓶颈： 色散（Dispersion）：包括了群速度色散（GVD）和模式色散（MD）。GVD会导致不同波长的光脉冲在光纤中以不同速度传播，从而引起脉冲展宽，限制传输距离和速率。模式色散则存在于多模光纤中，不同模式的光信号以不同速度传播，对高带宽和长距离传输构成严重挑战。 非线性效应（Nonlinearity）：随着光功率的增加，光纤介质的非线性效应变得愈发显著，例如自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）等。这些效应会引入相位失真、频率转换，甚至生成新的光信号，从而导致信号的劣化和干扰。 噪声（Noise）：光信号在传输过程中会受到多种噪声源的影响，如受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）、放大自发辐射（ASE）噪声等。这些噪声会降低信噪比，影响信号的判别和解码。 损耗（Loss）：光信号在光纤中传输时会因吸收和散射而衰减，需要通过光放大器进行补偿。然而，光放大器的引入本身也会引入额外的噪声。 在分析了这些挑战之后，本章将引出对更先进传输技术的需求。这些技术旨在通过优化信号编码、调制格式、复用技术、以及利用先进的光器件和信号处理算法，来克服上述瓶颈，实现更高的数据速率、更长的传输距离和更好的频谱效率。我们将初步介绍一些新兴的传输理念，为后续章节的深入探讨奠定基础。 第二章：相干光通信系统原理与优势 相干光通信是现代光通信领域的一项革命性技术，其核心在于利用接收端的光载波与本地振荡光载波进行相干叠加，从而检测到光信号的幅度、相位以及极化等信息。本章将详细阐述相干光通信系统的基本原理： 相干检测（Coherent Detection）：与传统的强度调制/直接检测（IM/DD）系统相比，相干检测能够提取更丰富的光信号信息。我们将详细解释相干检测的原理，包括本地振荡器（LO）的作用，以及如何通过混频器将接收到的信号与LO信号进行叠加，生成中频（IF）信号。 调制格式（Modulation Formats）：相干光通信支持多种高级调制格式，如： 相移键控（PSK）：包括了BPSK、QPSK等，通过改变载波相位来编码信息。 幅度相移键控（QAM）：如16-QAM、64-QAM等，同时利用幅度和相位来编码信息，显著提高了频谱效率。 正交频分复用（OFDM）：将高速数据流分割成多个低速子载波进行传输，有效对抗色散和非线性效应。 相干接收机设计（Coherent Receiver Design）：我们将深入探讨相干接收机的关键组成部分，如本地振荡器、混频器、模数转换器（ADC）以及数字信号处理（DSP）单元。特别是DSP在相干光通信中的核心作用，它负责完成载波相位恢复、频率偏移补偿、色散补偿、非线性补偿等关键功能。 相干光通信的优势：本章将清晰地阐述相干光通信相比传统IM/DD系统的优越性，包括： 更高的频谱效率：支持更高级的调制格式，在单位带宽内传输更多比特。 更长的传输距离：通过数字信号处理和先进的调制格式，能够更好地补偿色散和接收噪声。 更强的灵活性：能够适应不同的网络需求和传输环境。 支持更宽的波长范围：能够利用光频梳等技术，实现更密的光载波复用。 第三章：先进调制与编码技术 为了进一步提升相干光通信系统的性能，先进的调制和编码技术扮演着至关重要的角色。本章将聚焦于这些创新技术的细节： 高级调制格式的深入分析：我们将对QAM、PSK等调制格式进行更深入的分析，探讨其星座图、信息承载能力、以及在不同信噪比条件下的性能表现。同时，还会介绍一些新兴的调制格式，如DP-QPSK（双偏振四相相移键控），它利用了光信号的偏振自由度，进一步提升了传输容量。 编码技术（Coding Techniques）：纠错编码（ECC）是现代通信系统中不可或缺的一部分，它能够检测和纠正传输过程中产生的错误。本章将重点介绍： 前向纠错码（FEC）：包括里德-所罗门码（RS码）、卷积码（Convolutional Codes）、Turbo码，以及目前主流的低密度奇偶校验码（LDPC）和极化码（Polar Codes）。我们将分析这些编码方案的设计原理、编码增益以及在光通信中的应用效果。 软判决与硬判决解码：解释不同解码方式对性能的影响。 联合编码与调制（Joint Coded and Modulation, JCM）：探讨将编码与调制相结合的策略，以实现更优的整体性能。 低功耗调制格式（Low-Power Modulation Formats）：介绍针对低功耗场景下，如何在保证一定传输速率的前提下，优化调制格式以降低功耗。 第四章：数字信号处理在相干光通信中的应用 数字信号处理（DSP）是现代相干光通信系统的“大脑”，它使得高阶调制格式和长距离传输成为可能。本章将深入剖析DSP在相干光通信中的核心作用： DSP处理器架构与功能：介绍DSP芯片的典型架构，包括ADC、CORDIC算法、FFT/IFFT、滤波器组等关键模块。 载波同步与相位恢复（Carrier Synchronization and Phase Recovery）：详细讲解如何利用DSP技术，在接收端恢复本地振荡器与输入信号的频率和相位同步，以消除载波泄漏和相位噪声。 频率偏移补偿（Frequency Offset Compensation）：分析由光器件不稳定等原因引起的频率偏移，并介绍DSP如何进行精确补偿。 色散补偿（Dispersion Compensation）： 电子色散补偿（EDC）：DSP通过设计逆色散滤波器，在数字域内实时补偿光纤的色散效应。我们将详细分析EDC的工作原理、算法以及不同色散补偿策略。 光信号处理（Optical Signal Processing）：简要提及一些在光域实现的色散补偿方法，并与EDC进行对比。 非线性效应补偿（Nonlinearity Compensation）：分析DSP在补偿由光纤非线性效应引起的信号失真方面的作用，包括基于模型的方法和基于数据驱动的方法。 极化解复用与补偿（Polarization Demultiplexing and Compensation）：对于双偏振信号，DSP如何实现不同偏振信号的分离和校正。 性能监测与自适应调整（Performance Monitoring and Adaptive Adjustment）：DSP如何实时监测信号质量，并根据网络状态自适应调整系统参数。 第五章：先进复用技术与系统集成 为了最大化光纤的传输容量，先进的复用技术与相干光通信系统紧密结合。本章将探讨这些关键技术： 波分复用（WDM）的演进： 密集波分复用（DWDM）：回顾DWDM的基本原理，以及其在相干光通信中的应用，实现极高的频谱效率。 柔性网格（Flex-Grid）WDM：介绍Flex-Grid技术，它允许根据业务需求动态调整通道带宽，实现更灵活的资源分配，尤其适合异构业务混合传输。 空分复用（SDM）： 多芯光纤（MCF）：介绍利用多芯光纤在同一根光纤中传输多个独立信号的SDM技术。 多模光纤（MMF）：探讨在多模光纤中利用不同空间模式进行复用。 SDM与相干光通信的结合：分析SDM如何与相干光通信技术相结合，实现传输容量的数倍提升。 极化复用（PDM）：详细介绍PDM如何利用光信号的两个正交偏振方向承载独立信息，以及在相干接收端如何进行解复用。 多载波调制（Multi-Carrier Modulation）： 光OFDM（Optical OFDM）：在光域实现OFDM技术，以对抗色散和非线性效应。 子载波间隔优化（Sub-carrier Spacing Optimization）：探讨不同子载波间隔对系统性能的影响，以及如何根据实际情况进行优化。 系统集成与网络架构：探讨这些先进技术如何集成到实际的光通信网络中，包括光传输网络（OTN）架构、软件定义网络（SDN）等，以实现智能化的资源管理和动态配置。 第六章：新兴技术与未来展望 光通信技术日新月异，本章将对一些新兴的、可能对未来光通信产生深远影响的技术进行展望： 机器学习与人工智能（ML/AI）在光通信中的应用：探讨如何利用ML/AI技术优化信号处理算法、网络资源管理、故障预测与诊断，以及实现更智能化的网络运维。 光计算与光互连：展望光计算在处理海量数据方面的潜力，以及光互连技术在数据中心和高性能计算领域的应用。 硅光子技术（Silicon Photonics）：介绍硅光子技术在制造集成化、低成本光器件方面的进展，以及其对未来光模块和系统的影响。 量子通信与量子密钥分发（QKD）：简要介绍量子通信的基本原理，以及QKD在安全通信领域的潜在应用，并探讨其与传统光通信的融合可能性。 太赫兹（THz）通信：探讨太赫兹频段作为未来超高速通信的可能性，以及其面临的挑战与机遇。 未来光网络架构：对未来光通信网络可能的发展方向进行预测，包括更灵活、更智能、更高效的网络架构。 本书旨在为读者提供一个扎实而前沿的理论基础和技术视野，帮助他们在理解和掌握现代光通信先进传输技术的道路上不断前行，为推动下一代信息通信技术的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

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