无线光通信技术——从理论到前沿

第1章 无线光通信 1 1.1 概述 1 1.2 相关术语与基本概念 2 1.3 无线光通信链路分类标准 4 1.3.1 分类标准的构成元素 4 1.3.2 分类标准 5 1.4 室内无线光通信 9 1.4.1 链路配置 9 1.4.2 链路损伤 12 1.4.3 室内无线光通信标准与建议 13 1.5 近地无线光通信 16 1.5.1 链路配置 16 1.5.2 链路损伤 19 1.5.3 近地无线光通信标准与建议 21 1.6 空间无线光通信 22 1.6.1 链路配置 22 1.6.2 链路损伤 23 1.6.3 空间无线光通信标准与建议 23 1.7 水下无线光通信 23 1.7.1 链路配置 24 1.7.2 链路损伤 28 1.7.3 水下无线光通信标准与建议 29 1.8 异构无线光通信链路 29 1.9 两类无线光通信系统 32 1.9.1 异构无线光通信系统 34 1.9.2 混合无线光通信系统 34 本章小结 35 第2章 系统介绍 37 2.1 光发射机 37 2.1.1 光源 38 2.1.2 调制 42 2.2 光接收机 44 2.2.1 光检测器 44 2.2.2 噪声 47 2.2.3 直接检测 50 2.2.4 相干检测 51 2.3 一个典型的点到点无线光通信系统 52 2.3.1 点到点链路 52 2.3.2 链路性能分析 53 本章小结 55 第3章 可见光通信 56 3.1 概述 56 3.2 考虑光照约束的调制技术 58 3.2.1 可调光VLC中的逆源编码 61 3.2.2 可调光VLC中的多级传输 67 3.2.3 多色VLC的颜色强度调制 74 3.3 室内可见光系统的性能提升技术 79 3.3.1 接收平面倾斜技术 79 3.3.2 LED排列技术 86 3.3.3 光照强度控制技术及其在VLC系统中的性能 91 3.4 可见光通信标准 96 3.4.1 VLC标准的范畴 96 3.4.2 调制标准 98 3.4.3 VLC传输标准 99 3.4.4 VLC照明标准 99 3.5 基于成像传感器的可见光通信系统 101 3.5.1 成像传感器 102 3.5.2 成像传感器用于可见光接收机 104 3.5.3 设计基于成像传感器的可见光通信系统 107 本章小结 110 第4章 近地无线光通信 111 4.1 概述 111 4.2 近地FSO的特性 112 4.2.1 FSO的特点 113 4.2.2 近地FSO的应用领域 114 4.3 近地FSO系统结构 115 4.3.1 发射机 115 4.3.2 接收机 116 4.3.3 大气信道 117 4.4 噪声源 171 4.5 调制技术 173 4.5.1 OOK 175 4.5.2 PPM 177 4.5.3 SIM 179 本章小结 183 第5章 空间无线光通信 184 5.1 概述 184 5.1.1 空间无线光通信的发展 184 5.1.2 FSO通信较RF通信的优势 186 5.1.3 FSO通信系统波长选择 187 5.1.4 相关研究进展 191 5.2 空间无线光信道特性 191 5.2.1 上行/下行FSO链路 192 5.2.2 星间链路 201 5.3 扫描、跟踪与瞄准 203 5.4 空间无线光通信系统性能提升技术 205 5.4.1 物理层技术 206 5.4.2 上层技术 214 5.5 轨道角动量系统 216 5.5.1 OAM概述 216 5.5.2 涡旋光束的生成 220 5.5.3 涡旋光束的类型 227 5.5.4 涡旋光束的应用 238 5.6 FSO回传通信 243 5.7 发展方向 246 本章小结 247 第6章 水下无线光通信 248 6.1 概述 248 6.2 光在海水中的传播特性 250 6.2.1 声波、电磁波和光波的比较 250 6.2.2 海水对光波的吸收与散射 253 6.2.3 海洋湍流 258 6.2.4 指向与对准 277 6.2.5 背景噪声 279 6.2.6 多径干涉和色散 280 6.2.7 障碍物 280 6.3 光通信链路配置 281 6.3.1 直接视线传输链路 281 6.3.2 非视线传输链路 282 6.3.3 反射链路 283 6.4 水中光学衰减模型 284 6.4.1 水中视线传输链路的光学衰减模型 284 6.4.2 水中非视线传输链路的光学衰减模型 285 6.5 水下无线光通信系统设计 285 6.5.1 发射机 286 6.5.2 接收机 288 6.5.3 调制器 289 6.5.4 信道编码 289 6.6 水下无线光通信的协作分集 291 6.7 混合声光系统 292 6.8 发展方向 293 本章小结 294 参考文献 295