基本信息
书名:无线光正交频分复用原理及应用
：138.00元
售价：131.1元,便宜6.9元,折扣95
作者:柯熙政
出版社：科学出版社
出版日期：2018-05-01
ISBN：9787030550880
字数：
页码：
版次：31
装帧：平装
开本：
商品重量：0.4kg
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光通信,无线电通信
内容提要
正交频分复用是多载波通信的一种，可以提高光通信的频谱效率，抑制信道干扰。《无线光正交频分复用原理及应用》论述无线光通信中的正交频分复用理论及应用, 系统介绍无线光通信中的正交频分复用传输体系，对光正交频分复用涉及的高峰均比、时间同步、信道估计及信道分配进行深入系统分析；对大气湍流及大气环境对正交频分复用信号的影响进行详细分析，对比分析光正交频分复用抑制大气湍流的特性。通过数值仿真及实验验证相关理论，触及本领域的**进展。
目录
作者介绍
文摘
序言
现代通信技术基石：无线光正交频分复用原理与前沿应用 摘要： 本书深入剖析了无线光正交频分复用（Wireless Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, WO-OFDM）这一革命性通信技术的核心原理、关键技术和广阔的应用前景。WO-OFDM巧妙地将光通信的超大带宽优势与OFDM技术在频谱效率、抗干扰能力方面的卓越表现相结合，为解决当前及未来无线通信面临的容量瓶颈、频谱拥挤等难题提供了强有力的技术支撑。全书体系严谨，内容详实，从基础概念到复杂模型，从理论推导到仿真验证，再到实际应用场景的探讨，力求为读者构建一个全面、深刻的WO-OFDM知识体系。本书适合从事通信系统研究、开发和应用的高校师生、科研人员以及工程技术人员阅读参考。 引言： 随着信息时代的飞速发展，数据流量呈现爆炸式增长，对通信系统的容量、速率和可靠性提出了前所未有的挑战。传统的无线通信技术在频谱资源的限制下，已逐渐显露出性能的瓶颈。与此同时，光通信以其近乎无限的带宽潜力，成为解决未来通信需求的关键。然而，将光信号直接用于高速无线传输，面临着信号调制、多径效应、用户移动性等一系列技术难题。 在此背景下，WO-OFDM技术应运而生。它以其独特的优势，为构建下一代高速、大容量的无线通信网络提供了全新的解决方案。WO-OFDM并非简单地将OFDM技术应用于无线光通信，而是针对无线光通信的独特物理环境和技术特性，进行了深入的创新和优化。本书旨在系统地梳理WO-OFDM的核心技术，深入浅出地阐述其背后的科学原理，并展望其在各个领域的广阔应用前景。 第一篇：WO-OFDM 技术基础与理论模型 第一章：无线光通信概述 本章首先回顾了传统无线通信技术的发展历程及其面临的挑战，引出对新型通信方式的需求。随后，系统介绍了无线光通信（Wireless Optical Communication, WOC）的基本概念，包括其频谱资源丰富、安全性高、部署灵活等优势。重点阐述了自由空间光通信（Free-Space Optical Communication, FSOC）和可见光通信（Visible Light Communication, VLC）两种主流的WOC技术。详细分析了WOC系统的工作原理、关键性能指标（如传输速率、误码率、链路预算）以及面临的主要技术障碍，如大气衰减、光束抖动、接收端指向性要求等。为后续WO-OFDM技术的引入奠定坚实的基础。 第二章：正交频分复用（OFDM）技术原理 本章将深入讲解OFDM技术的核心原理。首先，介绍OFDM的出现背景及其解决传统单载波通信面临的频率选择性衰落问题的原理。详细阐述OFDM将高速数据流分割成多个低速数据流，并通过正交的子载波进行并行传输的机制。重点讲解IFFT/FFT（快速傅里叶变换/逆快速傅里叶变换）在OFDM系统中实现频谱效率最大化的核心作用。深入分析OFDM的优点，如高频谱效率、良好的抗多径能力、易于实现均衡等。同时，也会探讨OFDM存在的缺点，例如较高的峰均功率比（PAPR）问题以及对载波频率偏移（CFO）和采样时钟偏移（CSO）的敏感性。本章将通过数学推导和图示，使读者清晰地理解OFDM的信号生成、传输和接收过程。 第三章：WO-OFDM 信号模型与频谱特性 本章将WO-OFDM技术与OFDM技术进行融合，构建其核心信号模型。重点分析了将OFDM信号调制到光载波上的具体实现方式，包括直接调制和外腔调制等。详细阐述了WO-OFDM的频谱划分和子载波的选取原则，以及如何利用子载波的正交性实现高效的数据传输。深入探讨了WO-OFDM在光域的特殊性，如负功率问题（Negative Power Problem）及其解决方法，如信号幅度限制（Clipping）和信号预失真（Pre-distortion）。本章还将分析WO-OFDM系统的频域和时域特性，包括其频谱利用率、带宽需求以及与传统OFDM的差异。 第四章：WO-OFDM 系统的多径效应与信道模型 无线光通信链路不可避免地会受到多径传播的影响，这会对OFDM信号造成严重的符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）。本章将重点研究WO-OFDM系统中的多径效应。详细分析了导致多径效应的物理因素，如反射、散射等。根据不同的部署场景（室内VLC、室外FSOC），建立相应的信道模型，包括信道冲激响应、功率延迟剖面等。深入分析多径效应对WO-OFDM信号的影响，并提出相应的信道均衡策略，如时域均衡、频域均衡（DFE, MMSE）等。通过详细的数学分析和仿真，帮助读者理解多径效应的机理及其对WO-OFDM性能的影响。 第五章：WO-OFDM 的调制与解调技术 本章将聚焦WO-OFDM系统的调制与解调技术。详细介绍各种OFDM调制方案，如BPSK、QPSK、M-QAM等在WO-OFDM中的应用。分析不同调制方案的性能权衡，如频谱效率与误码率。重点探讨了OFDM系统中同步问题，包括符号同步和载波同步，以及在WO-OFDM环境下的特有挑战，如光功率动态范围限制。详细介绍各种同步技术的原理和实现方法，如基于导频符号的同步、基于循环前缀的同步等。同时，还将介绍OFDM解调过程中所需的FFT运算、信道估计与均衡等关键步骤。 第二篇：WO-OFDM 关键技术与性能优化 第六章：WO-OFDM 的峰均功率比（PAPR）问题与抑制 OFDM系统普遍存在的PAPR问题，在WO-OFDM系统中同样需要重点关注。本章将深入分析WO-OFDM信号PAPR产生的原因，即多个子载波信号叠加导致瞬时功率过大。详细介绍PAPR过高对WO-OFDM系统带来的负面影响，例如对光源和光器件的非线性失真、功率放大器的饱和等。本章将系统梳理PAPR抑制技术，包括： 概率削峰（Probabilistic Clipping）： 通过限制信号的幅度来降低PAPR，并分析其对系统性能的影响。 编码类削峰（Coding-based Clipping）： 如基于部分传输序列（PTS）和选择性映射（SLM）的算法，分析其复杂度与效果。 非线性补偿技术（Non-linear Compensation）： 如预失真（Pre-distortion）等，探讨其在WO-OFDM中的应用。 多载波幅度/相位设计： 通过优化子载波的幅度或相位分布来降低PAPR。 本章将通过大量的仿真结果，直观地展示各种PAPR抑制技术的有效性。 第七章：WO-OFDM 的载波频率偏移（CFO）与采样时钟偏移（CSO） CFO和CSO是OFDM系统中的重要误差源，在WO-OFDM系统中尤为关键。本章将深入分析CFO和CSO的产生机理，例如光源频率不稳定、混频器非线性等。详细阐述CFO和CSO对WO-OFDM信号解调带来的影响，如导致子载波间的正交性被破坏，引起ICI。本章将介绍多种OFDM同步技术，包括： 载波频率偏移估计与补偿： 如基于导频的估计方法、基于循环前缀的估计方法等。 采样时钟偏移估计与补偿： 介绍相应的补偿算法。 本章将通过理论分析和仿真实验，评估不同同步策略在WO-OFDM系统中的性能表现。 第八章：WO-OFDM 的信道估计与均衡 高效准确的信道估计是WO-OFDM系统性能优化的关键。本章将深入探讨WO-OFDM系统的信道估计技术。分析了导频设计原则，包括导频的插入位置、密度以及对信道估计精度的影响。详细介绍各种信道估计算法，如最小二乘（LS）、最小均方误差（MMSE）等，以及它们在WO-OFDM系统中的适用性。针对WO-OFDM系统特有的信道特性（如时变性），介绍自适应均衡技术。本章还将讨论信道状态信息（CSI）反馈在多用户MIMO-OFDM系统中的作用。 第九章：WO-OFDM 的光源与光器件选择 光源和光器件的选择对WO-OFDM系统的性能至关重要。本章将详细讨论不同类型光源（如LED、LD）在WO-OFDM中的应用，分析其调制特性、带宽限制、光功率等参数对系统性能的影响。探讨光电探测器（PD）和光调制器的性能指标及其对WO-OFDM信号质量的影响。深入分析光器件的非线性效应，以及如何通过选择合适的器件或采用补偿技术来 mitigate 这些影响。本章还将介绍用于WO-OFDM系统的光器件的最新发展趋势。 第三篇：WO-OFDM 的前沿应用与未来发展 第十章：室内可见光通信（VLC）中的WO-OFDM 应用 室内可见光通信（VLC）作为WO-OFDM的一个重要应用场景，具有显著优势。本章将深入探讨WO-OFDM在VLC中的应用。详细介绍VLC系统的工作原理，如利用LED光源进行数据传输。重点分析WO-OFDM如何解决VLC系统中存在的信号衰减、多径效应、以及照明与通信的融合需求。介绍基于WO-OFDM的VLC系统设计，包括光源布局、设备部署、以及系统性能评估。探讨WO-OFDM在智能照明、室内定位、物联网（IoT）等VLC应用中的潜力。 第十一章：室外自由空间光通信（FSOC）中的WO-OFDM 应用 室外自由空间光通信（FSOC）同样是WO-OFDM的潜在应用领域。本章将详细阐述WO-OFDM在FSOC中的应用。分析FSOC面临的挑战，如大气湍流、光束抖动、以及长距离传输的损耗。探讨WO-OFDM如何通过其强大的抗干扰能力和灵活性来克服这些挑战。介绍基于WO-OFDM的FSOC系统架构，包括光束跟踪、偏振复用、以及多输入多输出（MIMO）等技术。探讨WO-OFDM在短距离无线回传、城域网连接、以及卫星通信等FSOC场景中的可行性。 第十二章：WO-OFDM 在第五代（5G）及未来通信中的展望 本章将展望WO-OFDM在第五代（5G）通信及未来通信技术中的应用潜力。分析WO-OFDM如何为5G网络的更高带宽、更低时延、更广连接提供技术支持。探讨WO-OFDM与现有5G技术（如毫米波、大规模MIMO）的融合，以及可能产生的协同效应。展望WO-OFDM在超密集组网、海量物联网连接、车联网、无人机通信等新兴应用场景中的作用。最后，对WO-OFDM技术的未来发展方向进行预测，例如其在可见光通信与射频通信的混合网络、光网络切片等方面的研究前沿。 结论： 无线光正交频分复用（WO-OFDM）技术融合了光通信的带宽优势和OFDM技术的频谱效率与抗干扰能力，为解决当前及未来无线通信面临的挑战提供了强有力的技术支撑。本书系统性地阐述了WO-OFDM的核心原理、关键技术以及多样化的应用场景。通过对本书的学习，读者将能深刻理解WO-OFDM的技术精髓，并为其在通信领域的深入研究和创新应用奠定坚实的基础。随着技术的不断发展和应用需求的日益增长，WO-OFDM必将在下一代通信网络中扮演越来越重要的角色。
坦白说，我是一名软件工程师，对硬件和底层通信原理的了解并非我的强项。但是，我一直在关注与我们工作息想关联的新技术，尤其是在数据传输效率和网络性能方面。近期，我了解到一种名为“无线光通信”的新概念，它似乎能够利用光的特性来实现高效的无线数据传输，这对我来说非常新颖。我猜测，关于这类技术的书籍，通常会详细介绍其基本原理，比如如何将电信号转换为光信号，又如何通过各种编码和调制技术来提高传输效率和抗干扰能力。此外，我更关心的是它在实际应用中的可行性和优越性，比如它是否能够解决现有无线技术在某些场景下的瓶颈问题，或者是否会在特定的领域（如室内通信、短距离高速连接）展现出独特的优势。这本书的出现，给了我一个学习和理解这项前沿技术的宝贵机会，让我能够从一个更宏观、更具前瞻性的角度去思考通信技术的未来发展方向。