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无线光正交频分复用原理及应用 柯熙政 2018年版
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资料介绍
无线光正交频分复用原理及应用
作者：柯熙政
出版时间： 2018年版
内容简介
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，触及本领域的新进展。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 无线光通信技术的发展 1
1.2 光波在大气湍流中的传输研究进展 3
1.3 脉冲调制、副载波调制与无线光正交频分复用 5
1.3.1 脉冲调制的国内外研究现状 5
1.3.2 副载波调制的国内外研究现状 9
1.3.3 FSO-OFDM的提出 9
1.4 FSO-OFDM的特点 12
1.4.1 OFDM的优点 12
1.4.2 FSO-OFDM的特点 13
1.4.3 RF OFDM与FSO-OFDM的区别 14
1.4.4 FSO-OFDM亟待解决的问题 14
1.5 FSO-OFDM中的关键技术 15
参考文献 17
第2章 副载波调制技术 26
2.1 副载波调制 26
2.1.1 副载波调制信号的产生与检测 26
2.1.2 BPSK副载波调制的差错率 27
2.1.3 FSK副载波调制的差错率 30
2.1.4 MPSK与MQAM副载波调制的差错率 31
2.1.5 副载波调制性能分析 32
2.2 NC类正弦QPSK调制 35
2.2.1 NC类正弦QPSK调制原理 35
2.2.2 NC类正弦类QPSK调制性能分析 38
2.3 16PSK调制原理及仿真 49
2.3.1 MPSK信号的矢量表示 50
2.3.2 16PSK信号的调制方式 51
2.3.3 16PSK调制解调性能分析 53
2.3.4 16PSK副载波调制实验结果分析 59
2.4 64QAM调制与解调 66
2.4.1 64QAM系统的基本原理 66
2.4.2 64QAM信号调制解调仿真分析 71
2.4.3 仿真及实验结果分析 74
2.4.4 64QAM副载波调制实验结果分析 84
2.5 小结 87
参考文献 88
第3章 半导体激光器的非线性特性及其修正 91
3.1 半导体激光器 91
3.1.1 半导体激光器的工作原理 92
3.1.2 半导体激光器的分类 93
3.1.3 半导体激光器的基本特性 93
3.2 半导体激光器的非线性特性 97
3.2.1 动态非线性 97
3.2.2 静态非线性 102
3.2.3 半导体激光器的静态模型 103
3.2.4 半导体激光器的线性化 108
3.3 副载波调制中的激光器非线性互调失真 116
3.3.1 激光器的非线性互调失真 116
3.3.2 副载波调制的非线性互调失真特性 121
3.4 半导体激光器功率控制 131
3.4.1 温度对半导体激光器的影响 131
3.4.2 功率控制系统 133
3.5 小结 139
参考文献 139
第4章 FSO-OFDM系统 143
4.1 OFDM系统原理 143
4.1.1 OFDM信号的数学模型 144
4.1.2 由DFT实现OFDM145
4.2 OFDM频率漂移与相位噪声 147
4.2.1 频率漂移对OFDM的影响 148
4.2.2 OFDM系统的相位噪声 149
4.3 FSO-OFDM系统结构 151
4.3.1 直流偏置OFDM系统 153
4.3.2 限幅OFDM系统 154
4.3.3 非限幅OFDM系统 154
4.3.4 FSO-OFDM信号的解调 155
4.4 OFDM的信号结构 155
4.4.1 保护间隔和循环前缀 155
4.4.2 过采样 158
4.4.3 加窗 159
4.5 FSO-OFDM信号的噪声特性 159
4.5.1 乘性噪声 160
4.5.2 混合噪声 160
4.5.3 FSO-OFDM实验研究 167
4.6 小结 169
参考文献 169
第5章 大气信道 171
5.1 激光传输中的大气散射与大气衰减 171
5.1.1 大气散射 171
5.1.2 大气衰减 172
5.2 激光在大气湍流中的传输 174
5.2.1 大气湍流的统计特性 174
5.2.2 大气湍流对激光传输的影响 178
5.3 大气湍流模型 179
5.3.1 log-normal湍流模型 180
5.3.2 Gamma-Gamma湍流模型 183
5.3.3 负指数分布湍流模型 187
5.3.4 湍流信道性能分析 188
5.4 大气色散及其对光信号传输的影响 193
5.4.1 大气中光的色散 193
5.4.2 光脉冲在大气湍流中的传播 197
5.4.3 连续波在大气湍流中的传播 201
5.5 大气色散对OFDM信号的影响 203
5.5.1 对FSO-OFDM系统误码率的理论分析 203
5.5.2 脉冲时延对系统速率的限制 205
5.5.3 Gamma-Gamma信道对信号传输的影响 211
5.6 雨对光信号传输的影响 217
5.6.1 接收光强均值 218
5.6.2 相干场和非相干场的统计特性 221
5.6.3 非相干场的频谱特性和方差 223
5.7 小结 226
参考文献 227
第6章 OFDM系统的同步技术 231
6.1 OFDM中的时间同步 231
6.2 同步偏差对OFDM系统性能的影响 232
6.2.1 符号定时偏差对系统性能的影响 232
6.2.2 载波频率偏差对系统性能的影响 234
6.2.3 抽样时钟偏差对系统性能的影响 236
6.2.4 OFDM的同步算法原理 236
6.3 FSO-OFDM系统符号同步 239
6.3.1 传统的符号同步算法 240
6.3.2 改进的同步算法 244
6.4 频率同步算法 250
6.4.1 载波频率偏差估计算法 250
6.4.2 基于循环前缀的最大似然同步算法 251
6.4.3 ML 算法改进 258
6.5 小结 262
参考文献 263
第7章 FSO-OFDM调制系统中的峰均比 265
7.1 峰均比的定义及统计特性 265
7.1.1 峰均比的定义 265
7.1.2 峰均比的统计特性 266
7.1.3 高峰均比产生的原因及后果 267
7.2 降低峰均比的方法 267
7.2.1 限幅类技术 267
7.2.2 编码类技术 269
7.2.3 概率类技术 270
7.3 降低OFDM系统中峰均比的概率类方法 271
7.3.1 部分传输序列方法 271
7.3.2 选择性映射方法 279
7.3.3 信道仿真分析 281
7.3.4 实验结果分析 294
7.4 降低峰均比的编码类技术 296
7.4.1 几种分组编码方法 297
7.4.2 基于Golay互补序列和RM码的编译码算法 302
7.5 小结 309
参考文献 309
第8章 信道估计与信道分配 312
8.1 无线光OFDM信道估计 312
8.1.1 信道估计的分类 313
8.1.2 基于LS准则的信道估计算法 313
8.1.3 基于MMSE准则的信道估计算法 314
8.2 粒子滤波算法 317
8.2.1 贝叶斯估计方法 317
8.2.2 蒙特卡罗方法 321
8.2.3 粒子滤波算法原理 322
8.2.4 粒子滤波算法存在的主要问题 325
8.2.5 基于粒子滤波的大气激光OFDM系统信道估计 329
8.3 基于导频辅助信道估计算法 335
8.3.1 衰落信道对OFDM信号的影响 336
8.3.2 基于频域导频的信道估计算法 338
8.3.3 基于时域训练序列的信道估计算法 347
8.4 单用户FSO-OFDM信道分配 353
8.4.1 注水算法 354
8.4.2 自适应比特功率分配算法 355
8.4.3 改进的自适应比特功率分配算法 359
8.4.4 仿真结果分析 363
8.5 多用户FSO-OFDM自适应信道分配 364
8.5.1 多用户自适应FSO-OFDM系统原理 364
8.5.2 几种多用户自适应算法 365
8.5.3 改进算法 371
8.6 小结 376
参考文献 376
作者：柯熙政
出版时间： 2018年版
内容简介
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，触及本领域的新进展。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 无线光通信技术的发展 1
1.2 光波在大气湍流中的传输研究进展 3
1.3 脉冲调制、副载波调制与无线光正交频分复用 5
1.3.1 脉冲调制的国内外研究现状 5
1.3.2 副载波调制的国内外研究现状 9
1.3.3 FSO-OFDM的提出 9
1.4 FSO-OFDM的特点 12
1.4.1 OFDM的优点 12
1.4.2 FSO-OFDM的特点 13
1.4.3 RF OFDM与FSO-OFDM的区别 14
1.4.4 FSO-OFDM亟待解决的问题 14
1.5 FSO-OFDM中的关键技术 15
参考文献 17
第2章 副载波调制技术 26
2.1 副载波调制 26
2.1.1 副载波调制信号的产生与检测 26
2.1.2 BPSK副载波调制的差错率 27
2.1.3 FSK副载波调制的差错率 30
2.1.4 MPSK与MQAM副载波调制的差错率 31
2.1.5 副载波调制性能分析 32
2.2 NC类正弦QPSK调制 35
2.2.1 NC类正弦QPSK调制原理 35
2.2.2 NC类正弦类QPSK调制性能分析 38
2.3 16PSK调制原理及仿真 49
2.3.1 MPSK信号的矢量表示 50
2.3.2 16PSK信号的调制方式 51
2.3.3 16PSK调制解调性能分析 53
2.3.4 16PSK副载波调制实验结果分析 59
2.4 64QAM调制与解调 66
2.4.1 64QAM系统的基本原理 66
2.4.2 64QAM信号调制解调仿真分析 71
2.4.3 仿真及实验结果分析 74
2.4.4 64QAM副载波调制实验结果分析 84
2.5 小结 87
参考文献 88
第3章 半导体激光器的非线性特性及其修正 91
3.1 半导体激光器 91
3.1.1 半导体激光器的工作原理 92
3.1.2 半导体激光器的分类 93
3.1.3 半导体激光器的基本特性 93
3.2 半导体激光器的非线性特性 97
3.2.1 动态非线性 97
3.2.2 静态非线性 102
3.2.3 半导体激光器的静态模型 103
3.2.4 半导体激光器的线性化 108
3.3 副载波调制中的激光器非线性互调失真 116
3.3.1 激光器的非线性互调失真 116
3.3.2 副载波调制的非线性互调失真特性 121
3.4 半导体激光器功率控制 131
3.4.1 温度对半导体激光器的影响 131
3.4.2 功率控制系统 133
3.5 小结 139
参考文献 139
第4章 FSO-OFDM系统 143
4.1 OFDM系统原理 143
4.1.1 OFDM信号的数学模型 144
4.1.2 由DFT实现OFDM145
4.2 OFDM频率漂移与相位噪声 147
4.2.1 频率漂移对OFDM的影响 148
4.2.2 OFDM系统的相位噪声 149
4.3 FSO-OFDM系统结构 151
4.3.1 直流偏置OFDM系统 153
4.3.2 限幅OFDM系统 154
4.3.3 非限幅OFDM系统 154
4.3.4 FSO-OFDM信号的解调 155
4.4 OFDM的信号结构 155
4.4.1 保护间隔和循环前缀 155
4.4.2 过采样 158
4.4.3 加窗 159
4.5 FSO-OFDM信号的噪声特性 159
4.5.1 乘性噪声 160
4.5.2 混合噪声 160
4.5.3 FSO-OFDM实验研究 167
4.6 小结 169
参考文献 169
第5章 大气信道 171
5.1 激光传输中的大气散射与大气衰减 171
5.1.1 大气散射 171
5.1.2 大气衰减 172
5.2 激光在大气湍流中的传输 174
5.2.1 大气湍流的统计特性 174
5.2.2 大气湍流对激光传输的影响 178
5.3 大气湍流模型 179
5.3.1 log-normal湍流模型 180
5.3.2 Gamma-Gamma湍流模型 183
5.3.3 负指数分布湍流模型 187
5.3.4 湍流信道性能分析 188
5.4 大气色散及其对光信号传输的影响 193
5.4.1 大气中光的色散 193
5.4.2 光脉冲在大气湍流中的传播 197
5.4.3 连续波在大气湍流中的传播 201
5.5 大气色散对OFDM信号的影响 203
5.5.1 对FSO-OFDM系统误码率的理论分析 203
5.5.2 脉冲时延对系统速率的限制 205
5.5.3 Gamma-Gamma信道对信号传输的影响 211
5.6 雨对光信号传输的影响 217
5.6.1 接收光强均值 218
5.6.2 相干场和非相干场的统计特性 221
5.6.3 非相干场的频谱特性和方差 223
5.7 小结 226
参考文献 227
第6章 OFDM系统的同步技术 231
6.1 OFDM中的时间同步 231
6.2 同步偏差对OFDM系统性能的影响 232
6.2.1 符号定时偏差对系统性能的影响 232
6.2.2 载波频率偏差对系统性能的影响 234
6.2.3 抽样时钟偏差对系统性能的影响 236
6.2.4 OFDM的同步算法原理 236
6.3 FSO-OFDM系统符号同步 239
6.3.1 传统的符号同步算法 240
6.3.2 改进的同步算法 244
6.4 频率同步算法 250
6.4.1 载波频率偏差估计算法 250
6.4.2 基于循环前缀的最大似然同步算法 251
6.4.3 ML 算法改进 258
6.5 小结 262
参考文献 263
第7章 FSO-OFDM调制系统中的峰均比 265
7.1 峰均比的定义及统计特性 265
7.1.1 峰均比的定义 265
7.1.2 峰均比的统计特性 266
7.1.3 高峰均比产生的原因及后果 267
7.2 降低峰均比的方法 267
7.2.1 限幅类技术 267
7.2.2 编码类技术 269
7.2.3 概率类技术 270
7.3 降低OFDM系统中峰均比的概率类方法 271
7.3.1 部分传输序列方法 271
7.3.2 选择性映射方法 279
7.3.3 信道仿真分析 281
7.3.4 实验结果分析 294
7.4 降低峰均比的编码类技术 296
7.4.1 几种分组编码方法 297
7.4.2 基于Golay互补序列和RM码的编译码算法 302
7.5 小结 309
参考文献 309
第8章 信道估计与信道分配 312
8.1 无线光OFDM信道估计 312
8.1.1 信道估计的分类 313
8.1.2 基于LS准则的信道估计算法 313
8.1.3 基于MMSE准则的信道估计算法 314
8.2 粒子滤波算法 317
8.2.1 贝叶斯估计方法 317
8.2.2 蒙特卡罗方法 321
8.2.3 粒子滤波算法原理 322
8.2.4 粒子滤波算法存在的主要问题 325
8.2.5 基于粒子滤波的大气激光OFDM系统信道估计 329
8.3 基于导频辅助信道估计算法 335
8.3.1 衰落信道对OFDM信号的影响 336
8.3.2 基于频域导频的信道估计算法 338
8.3.3 基于时域训练序列的信道估计算法 347
8.4 单用户FSO-OFDM信道分配 353
8.4.1 注水算法 354
8.4.2 自适应比特功率分配算法 355
8.4.3 改进的自适应比特功率分配算法 359
8.4.4 仿真结果分析 363
8.5 多用户FSO-OFDM自适应信道分配 364
8.5.1 多用户自适应FSO-OFDM系统原理 364
8.5.2 几种多用户自适应算法 365
8.5.3 改进算法 371
8.6 小结 376
参考文献 376
