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前言
章 无线光通信系统 1
1.1 无线光通信模型 1
1.1.1 发机 1
1.1.2 接收机 2
1.1.3 信道 2
1.2 激光光源 3
1.2.1 半导体激光器的工作原理 3
1.2.2 半导体激光器的基本特 4
1.. 機校正 5
1.3 半导体激光器和光电探测器的响应特 7
1.3.1 半导体激光器的响应特 7
1.3.2 PIN光电探测器的响应特 11
1.4 表面等离激元 16
1.4.1 表面等离激元 16
1.4.2 表面等离子体结构 16
1.4.3 结论 19
1.5 信号检测 19
1.5.1 直接检测 20
1.5.2 直接检测极限 21
1.6 光放大器 21
1.6.1 光放大器的分类 22
1.6.2 掺铒光纤放大器
1.6.3 半导体光放大器 24
1.7 空间光-光纤耦合技术 24
1.7.1 单透镜耦合 24
1.7.2 光纤阵列耦合 25
1.7.3 特种光纤耦合 26
1.8 光学天线与望远镜 26
1.8.1 折式望远镜 27
1.8.2 反式望远镜 27
1.8.3 折反望远镜 28
1.8.4 收发一体化光学天线 29
1.8.5 一点对多点发天线 29
1.9 总结与展望 31
思考题一 31
习题一 31
参考文献 36
第2章 相干光通信 38
2.1 相干光通信的基本原理 38
2.1.1 基本原理 38
2.1.2 零差探测 40
2.1.3 外差探测 41
2.1.4 调幅信号的外差探测 41
2.1.5 双平衡探测 42
2.2 相干调制与解调 43
2.2.1 相干系统的光调制 43
2.2.2 相干解调 45
2.. 系统能 48
. 影响检测灵敏度的因素 49
..1 相位噪声 49
..2 强度噪声 49
.. 偏振噪声 50
..4 相干光通信系统的关键技术 50
..5 检测灵敏度的极限 50
2.4 光外差检测的空间相位条件 51
2.4.1 空间相位条件 51
2.4.2 光外差检测的频率条件 54
2.4.3 光外差检测的偏振条件 55
2.5 自适应光学波前校正 55
2.5.1 波前畸变校正系统 55
2.5.2 波前测量和波前校正 56
2.5.3 无波前测量系统 61
2.5.4 波前传感与坏点剔除 61
2.6 总结与展望 64
思考题二 64
习题二 64
参考文献 68
第3章 调制、解调与编码 69
3.1 调制技术 69
3.1.1 基本概念 69
3.1.2 模拟调制与数字调制 70
3.1.3 直接调制与间接调制 70
3.1.4 内调制与外调制 70
3.2 外调制技术 71
3.2.1 电光调制 71
3.2.2 声光调制 75
3.. 磁光调制 77
3.3 逆向调制 79
3.3.1 “猫眼”效应 79
3.3.2 逆向调制原理 80
3.3.3 “猫眼”逆向调制系统 82
3.3.4 逆向调制的传输特 83
3.4 类脉冲位置调制 85
3.4.1 类脉冲位置调制原理 85
3.4.2 同步技术 90
3.5 光源直接调制 92
3.5.1 单端转差分部分 92
3.5.2 电平调整部分 93
3.5.3 激光器驱动部分 94
3.5.4 光反馈原理 97
3.6 副载波强度调制 98
3.6.1 副载波强度调制原理 98
3.6.2 BPSK副载波调制 99
3.6.3 FSK副载波调制 101
3.6.4 互调失真与载噪比 103
3.7 正交频分复用 105
3.7.1 基本原理 105
3.7.2 OFDM中离散傅里叶变换实现 107
3.7.3 保护间隔和循环前缀 109
3.7.4 峰均功率比及其降低方法 111
3.8 空时编码 111
3.8.1 空时编码的演变 112
3.8.2 无线光通信中的空时编码 114
3.8.3 无线光通信中的空时译码 115
3.9 信道编码 116
3.9.1 信道编码及其分类 116
3.9.2 线纠错码 116
3.9.3 卷积码 117
3.10 总结与展望 120
思考题三 120
习题三 120
参考文献 1
第4章 大气信道、信道估计与信道均衡 126
4.1 大气衰减效应 126
4.1.1 大气衰减系数与透过率 126
4.1.2 大气分子吸收与散 127
4.1.3 大气气溶胶粒子吸收与散 128
4.1.4 大气窗口 129
4.1.5 衰减系数估算 129
4.1.6 传输方程 130
4.2 大气湍流模型 130
4.2.1 大气湍流 131
4.2.2 大气湍流信道模型 132
4.. Log-normal湍流模型 132
4.2.4 Gamma-Gamma湍流模型 136
4.2.5 负指数分布湍流模型 139
4.2.6 大气结构常数 140
4.2.7 大气湍流引起的误码率 141
4.3 分集接收 142
4.3.1 优选比合并 143
4.3.2 等增益合并 143
4.3.3 选择合并 143
4.4 信道估计 144
4.4.1 信道估计的概念 144
4.4.2 二乘信道估计算法 145
4.4.3 MMSE准则的信道估计 145
4.5 信道均衡 145
4.5.1 码间干扰与信道均衡 146
4.5.2 时域均衡 146
4.5.3 线均衡 147
4.6 大气湍流对于误码率的影响 149
4.7 总结与展望 151
思考题四 151
习题四 152
参考文献 156
第5章 白光LED通信 158
5.1 LED发光原理 158
5.1.1 白光 LED 158
5.1.2 LED发光原理 158
5.1.3 白光LED发光原理 159
5.1.4 白光LED发光模型 160
5.2 车联网环境可见光通信系统的背景光噪声模型 161
5.3 可见光通信系统乘噪声模型 165
5.4 光源很优化布局 167
5.5 室内可见光信道 169
5.6 接收机与检测技术 171
5.6.1 接收机前端 172
5.6.2 接收阵列设计 174
5.7 可见光通信的上行链路 175
5.7.1 频上行链路 175
5.7.2 红外光上行链路 175
5.7.3 激光上行链路 176
5.7.4 可见光上行链路 176
5.8 可见光通信定位技术 176
5.8.1 光信号接收强度定位法 177
5.8.2 指纹识别定位法 177
5.8.3 LED标签(LED-)定位法 177
5.8.4 可见光成像定位技术 177
5.9 总结与展望 177
思考题五 178
习题五 178
参考文献 180
第6章 水下光通信 184
6.1 概述 184
6.2 水下激光通信系统 185
6.2.1 水下激光通信原理 185
6.2.2 水下信道 185
6.. 水下激光通信的特点 186
6.3 激光对潜通信 186
6.3.1 激光对潜通信的形式 186
6.3.2 各介质层的传输 187
6.3.3 时间扩展 189
6.3.4 能量方程 189
6.4 复眼接收天线 190
6.4.1 LED光源在水中的传输模型 190
6.4.2 复眼透镜光学接收天线的结构 192
6.5 发端恒流驱动 196
6.5.1 大功率LED驱动主控电路 196
6.5.2 主控芯片 197
6.5.3 NMOS管驱动电路 199
6.5.4 LED灯珠 200
6.6 光在海水中的传输特 200
6.6.1 光学特 200
6.6.2 吸收特 201
6.6.3 散特 203
6.7 非直视传输 205
6.7.1 NLOS传输覆盖范围 205
6.7.2 散链路模型 212
6.8 总结与展望 215
思考题六 215
习题六 215
参考文献 216
第7章 紫外光通信 219
7.1 紫外光及其信道特 219
7.1.1 紫外光 219
7.1.2 紫外光的特点 219
7.1.3 紫外光大气信道 220
7.1.4 紫外光大气信道特 221
7.2 紫外光非直视传输特 2
7.2.1 椭球坐标系 2
7.2.2 紫外光散通信的过程 224
7.. 非直视散特 226
7.3 日盲紫外光非直视通信组网 227
7.3.1 无线Mesh通信网络 227
7.3.2 无线紫外光Mesh通信网络 228
7.4 总结与展望 229
思考题七 0
习题七 0
参考文献 0
第8章 捕获、瞄准和跟踪技术 1
8.1 &nb
本书内容涉及无线激光通信、可见光通信、紫外光通信及水下光通信，章对未来的通信技术进行了展望。考虑到普适与稳定，本书探索在学术与科普、雅与通俗、理论与实间进行有机的融合、合理的折衷与适当的取舍。为了不影响一般读者的阅读，书中尽量避免繁琐的数学推导，而将一些理论强的内容作为习题，供进一步学习的读者练习与提高之用。每章附有思考题与习题，供读者检查对该章内容的掌握程度，习题主要来源于国内外科技期刊已公开发表的，读者通过习题可以了解该领域国内外发展历程，并检验对基础知识的掌握程度。
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