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《无线光通信（第二版）》是无线光通信课程的教材，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，最后一章对未来的通信技术进行了展望。考虑到教材的普适性与稳定性，《无线光通信（第二版）》探索在学术性与科普性、高雅与通俗、理论性与实用性之间进行的融合、合理的折中与适当的取舍。为了不影响一般读者的阅读，《无线光通信（第二版）》尽量避免烦琐的数学推导，而将一些理论性强的内容作为习题，供进一步学习的读者练习与提高之用。本书可供通信工程、电子信息与计算机类本科生、研究生以及相关领域工程技术人员阅读。

前言

第1章 无线光通信系统 1

1.1 无线光通信模型 1

1.1.1 发射机 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性 4

1.2.3 機性校正 5

1.3 半导体激光器和光电探测器的响应特性 7

1.3.1 半导体激光器的响应特性 7

1.3.2 PIN光电探测器的响应特性 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 23

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 折射式望远镜 27

1.8.2 反射式望远镜 27

1.8.3 折反射望远镜 28

1.8.4 收发一体化光学天线 29

1.8.5 一点对多点发射天线 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

2.2.3 系统性能 48

2.3 影响检测灵敏度的因素 49

2.3.1 相位噪声 49

2.3.2 强度噪声 49

2.3.3 偏振噪声 50

2.3.4 相干光通信系统的关键技术 50

2.3.5 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

3.2.3 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 逆向调制的传输特性 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 线性纠错码 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 123

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 大气分子吸收与散射 127

4.1.3 大气气溶胶粒子吸收与散射 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

4.2.3 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 最小二乘信道估计算法 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 线性均衡 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 可见光通信系统乘性噪声模型 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 射频上行链路 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-ID)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

6.2.3 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 发射端恒流驱动 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性 200

6.6.1 光学特性 200

6.6.2 吸收特性 201

6.6.3 散射特性 203

6.7 非直视传输 205

6.7.1 NLOS传输覆盖范围 205

6.7.2 散射链路模型 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 紫外光及其信道特性 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 紫外光大气信道特性 221

7.2 紫外光非直视传输特性 223

7.2.1 椭球坐标系 223

7.2.2 紫外光散射通信的过程 224

7.2.3 非直视散射特性 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 230

习题七 230

参考文献 230

第8章 捕获、瞄准和跟踪技术 231

8.1 APT系统 231

8.1.1 APT的概念 231

8.1.2 APT的工作原理 232

8.2 自动捕获 233

8.2.1 开环捕获模式 234

8.2.2 扫描方式 235

8.2.3 捕获单元性能指标 239

8.3 自动跟踪 240

8.3.1 跟踪系统 240

8.3.2 复合轴控制系统 241

8.3.3 粗跟踪单元精度分析 242

8.3.4 精跟踪光束伺服单元 242

8.4 发射-接收端非共光轴快速对准 242

8.4.1 问题的提出 242

8.4.2 快速对准方案 243

8.5 瞄准误差对通信性能的影响 246

8.5.1 光功率衰减模型 246

8.5.2 指向误差条件下高斯光束几何衰减模型 248

8.5.3 指向误差下平均几何衰减模型 250

8.6 总结与展望 251

思考题八 251

习题八 251

参考文献 253

第9章 部分相干光传输 254

9.1 光束的基本#数 254

9.1.1 发射光束 254

9.1.2 互相干函数 255

9.1.3 光束的扩展、漂移与强度起伏 259

9.2 部分相干光模型 260

9.2.1 部分相干光描述 260

9.2.2 部分相干光波束 263

9.3 光束在大气湍流中的传输 264

9.3.1 光束的扩展与漂移 264

9.3.2 水平传输光束的漂移与扩展 269

9.3.3 斜程传输光束的漂移与扩展 273

9.3.4 到达角起伏 275

9.3.5 光束漂移与扩展对通信系统的影响 279

9.4 总结与展望 280

思考题九 281

习题九 281

参考文献 284

第10章 未来的通信技术 286

10.1 X射线空间通信 286

10.1.1 X射线通信背景 286

10.1.2 X射线通信系统 287

10.1.3 发展方向与展望 290

10.2 轨道角动量复用通信 290

10.2.1 涡旋光束 290

10.2.2 涡旋光束的产生 292

10.2.3 轨道角动量复用通信系统 295

10.3 中微子通信 298

10.3.1 中微子 298

10.3.2 中微子通信原理 298

10.3.3 中微子通信系统 299

10.3.4 中微子通信的关键技术 299

10.3.5 中微子通信的特点 300

10.4 引力波通信 300

10.4.1 引力波的探测 301

10.4.2 引力波的产生 303

10.4.3 引力波探测的主要困难 303

10.5 太赫兹波通信 304

10.5.1 太赫兹波及其优点 304

10.5.2 太赫兹波发射天线 305

10.5.3 太赫兹波探测器 306

10.5.4 太赫兹波调制器 307

10.5.5 太赫兹波在大气中的传输 308

10.6 总结与展望 309

思考题十 309

习题十 310

参考文献 310

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• 作者：snts13 发布时间：2022-03-13 13:27:36

  二战的篇幅太简略，从古至今远征俄国的都没有好下场，不毛之地名不虚传

• 作者：小小猪猪 发布时间：2021-01-12 17:47:40

  做的是最新版本的。黄皮书。

• 作者：静·芷 发布时间：2019-03-31 11:32:13

  浮躁的时候读一下也不坏。只是韬光养晦蓄势待发的思想是否还真的适用于这个瞬息万变的社会

• 作者：Aguizhang 发布时间：2019-10-20 13:19:46

  西方赢得世界不是通过其思想、价值观或宗教的优越（其他文明中几乎没有多少人皈依它们），而是通过它运用有组织的暴力方面的优势。西方人常常忘记这一事实；非西方人却从未忘记。——亨廷顿《文明的冲突》

• 作者：神奇的A毛毛 发布时间：2023-09-28 11:01:18

  看的是第三册《世界总有小困惑》。1. 快快脑（边缘系统）和慢慢脑（大脑新皮层）2. 情绪脑（强烈的情绪让杏仁核剧烈波动）3. 颜色影响情绪 4. 气味情绪 5. 音乐改变心情6. 快乐脑的适合时间（心流VS快乐得停不下来：伤害）7. AI的方方面面8. 激发创意先要放松（resiliance）9.对网络暴力说不10. 如何找到你的梦想！ 大班生看的津津有味，字好多，老母亲好累。 整体内容翔实的好书。

• 作者：arche 发布时间：2022-02-14 14:12:22

  无意间在图书馆发现了这套书。因为神秘的古国和臭名昭著的斯坦因而产生了兴趣借出来读。书籍满足了我的好奇心，汉唐时期知名的一系列古国遗址的发掘记载极其详细，文物和遗址配图也很认真。单从他的工作来说，斯坦因是个真正的考古学家，而不是文物贩子。他对中国的了解，可能超过了那时候大多数的中国人，他也明白无误地知道新疆是中国领土，西域都在中国的有力控制和优异管理下。

• 黑与白的绚烂传奇

  作者：苏凌然 发布时间：2006-11-07 12:49:44

• 又一个传奇——漫画《鬼吹灯》

  作者：我要改名叫珊珊 发布时间：2011-12-06 23:56:24

  收到书时，真的很意外！看到书的封面时心情更加激动了！以前看小说的时候，

  就很喜欢那些封面的风格，觉得总有一种神秘的力量会带到你去到另外的一个时

  空！而姚非拉这本绘本的《鬼吹灯》封面更是让我喜欢，一看封面就会觉得里面

  的故事有多么的精彩！因为我本人也很喜欢这种带有戏剧色彩的画风！

  说这么多封面就是要告诉大家，这是一本绝对精彩的书！不容错过！

  书的纸质也是非常好的，全部是彩绘。很喜欢里面作者的草图，因为这会让你了

  解作者在画故事时的思路是什么样子的！

  很喜欢里面人物的造型，觉得很有意思。尤其是胡八一的爷爷，说是像大老鼠，

  不过我觉得胡八一也挺像他爷爷的！还有胖子的形象，真的很可爱！

  漫画的形式表现的更加幽默风趣！在胡八一捅到胖子屁股那一情节时，笑死我了

  ！我觉得画面的展现方式真的很好笑。

  让我一直很期待的就是对一些山势走向的描绘。在这一本里写的是牛心山，说实话，不知道是我想象力好，还是作者的表达能力太强了。总之和我想象中的牛心山差不了多少！真的觉得作者处理的很好！

  不过到了进入牛心山准备盗墓时，那个氛围还是有点恐怖的！可能对一些胆大的人来说没有什么，但是对于我一个人在晚上看，还是有点毛毛的！

  漫画在一定的情节上有一些改动，不过故事却是同样的精彩！很喜欢作者的画风，觉得非常实在，很有中国的自己的味道！希望在学漫画的朋友们可以看看这本书，不论从故事情节的处理还是画风来讲都是值得学习的！很期待下一本的出炉！