Introduction to Communication Systems Simulation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House

作者:Schiff, Maurice

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2006-2

价格:$ 143.51

装帧:HRD

isbn号码:9781596930025

丛书系列:

图书标签:

• 通信系统
• 模拟仿真
• 通信原理
• MATLAB
• Simulink
• 无线通信
• 信号处理
• 建模仿真
• 工程教育
• 高等教育

深入探索：现代光学通信系统的设计与实践 图书名称： 深入探索：现代光学通信系统的设计与实践 作者： [此处可填写真实作者姓名，例如：张伟，李明] --- 摘要 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的视角，剖析当前主流和前沿的光学通信系统的设计、建模、仿真、优化与实际部署。内容聚焦于从基本的光纤传输原理到复杂的系统级性能评估，涵盖了从光纤本身特性到高性能光源、调制解调技术，以及信道均衡和网络集成等多个关键领域。本书强调理论深度与工程实践的紧密结合，通过大量的案例分析和仿真验证，帮助工程师和研究人员掌握构建和优化下一代高速、大容量光通信网络所需的核心技能。 第一部分：光通信系统的基本原理与组件 第一章：光波导与光纤基础 本章详细阐述了光在介质中传播的波动光学基础，特别是光纤作为核心传输媒介的物理特性。 1. 电磁波在介质中的传播：回顾麦克斯韦方程组在各向同性介质中的应用，导出发射和接收的基本条件。 2. 光纤结构与模式理论：深入探讨阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的结构差异。重点分析单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）的模式导引机制，推导有效折射率、截止波长及模场直径（MFD）的计算方法。 3. 光纤损耗机制：系统分析瑞利散射、吸收损耗（紫外截止和红外截止）及弯曲损耗的物理成因和数学模型，为系统设计中的功率预算提供关键数据支持。 4. 色散现象的量化分析：详述群速度色散（GVD）和偏振模色散（PMD）的产生机理。对GVD参数 $eta_2$ 和 PMD 参数 $ au_d$ 进行详细的理论推导和实验测量方法介绍，强调色散对超高速系统带宽的限制作用。 第二章：光有源器件与系统前端 本章聚焦于光信号的产生、调制与接收所需的核心电子光学转换器件。 1. 半导体激光器原理：深入探讨激光器的结构（DFB, DBR, SOA），工作机制（受激辐射、阈值电流），以及关键性能指标如线宽、调谐范围、噪声特性（RIN）。 2. 光电调制器（EOM）：详细分析马赫-曾德尔调制器（MZM）、铌酸锂（LN）调制器的工作原理，推导调制效率、半波电压 $V_pi$ 与带宽的关系。讨论电光转换过程中的非线性效应。 3. 光电探测器（PD）：对比PIN二极管和雪崩光电二极管（APD）的响应特性，分析量子效率、暗电流以及带宽限制。重点讨论接收端如何实现高灵敏度和低噪声性能。 4. 光放大技术：全面介绍掺铒光纤放大器（EDFA）的增益机制、噪声系数（NF）计算。扩展至拉曼放大（RA）和半导体光放大器（SOA）在不同应用场景下的优缺点对比。 第二部分：高速率传输与信号完整性 第三章：先进的数字调制格式与光电转换 本章深入探讨如何在光域实现信息的高效编码，以克服传统强度调制的带宽限制。 1. 传统调制格式回顾：分析OOK（On-Off Keying）和NRZ（Non-Return-to-Zero）的频谱效率和色散容限。 2. 相干检测与高阶调制：详细介绍QPSK, 16QAM, 64QAM等相干调制格式的星座图、贝塞尔函数建模及其对信噪比（SNR）和色散容忍度的提升。推导信号的维特比-韦尔奇（Viterbi-Welch）判决算法。 3. 脉冲塑形与整形：讨论如何利用时域和频域的工具优化信号眼图。引入升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）的设计准则，以最小化码间串扰（ISI）。 4. 电子色散补偿（EDC）与均衡技术：详细阐述基于数字信号处理（DSP）的均衡技术，包括前馈均衡（FFE）、反馈均衡（DFE）和最大似然序列估计（MLSE）在补偿GVD和PMD中的应用，以及所需的计算复杂度分析。 第四章：非线性光学效应与系统限制 光纤中的非线性效应是限制超高速和长距离传输容量的主要瓶颈。本章侧重于这些效应的建模与缓解策略。 1. 非线性效应的理论基础：推导非线性薛定谔方程（NLSE），分析自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）的物理机理。 2. 非线性限制的量化：分析SPM导致的谱展宽如何与GVD共同作用，形成孤子或非孤子传输。针对FWM在密集波分复用（DWDM）系统中的能量转移机制进行定量分析。 3. 非线性抑制技术：探讨光纤色散管理（如负色散光纤的使用）、适当的功率控制、以及前馈或反馈的非线性均衡算法。 4. 时分复用（TDM）与波分复用（WDM）的集成挑战：分析高密度WDM系统在放大链路上，多通道间串扰（尤其是XPM和FWM）的设计挑战，并介绍先进的通道分离技术。 第三部分：系统级优化与前沿网络架构 第五章：系统性能评估与度量标准 本章教授如何科学地评估和量化光学系统的性能。 1. 光信噪比（OSNR）的精确计算：详细介绍EDFA和接收机噪声对OSNR的贡献，区分ASE噪声和放大器饱和对增益平坦度的影响。 2. 误码率（BER）与量化判据：推导高斯近似下的BER公式，并引入Q值（Q-factor）作为系统性能的直接指标。讲解如何通过眼图的抖动和幅度直方图来估计BER。 3. 网络级性能指标：讨论色散不敏感度（DIS）、延迟敏感度，以及系统寿命（即功率预算的累积裕度）。 4. 光链路预算与容错设计：指导读者建立完整的链路损耗模型，并针对特定距离和速率要求，优化光功率分配和器件选择，确保系统在实际运行环境下的鲁棒性。 第六章：面向未来的光网络架构 本章将视角从单点链路扩展到全光网络和数据中心互联（DCI）。 1. 超高速传输技术的演进：探讨400G、800G及Tbps级系统所面临的关键技术瓶颈，包括相干DSP芯片的功耗与速度极限。 2. 全光网络（AON）与光电交换：分析光交叉连接（OXC）的架构，讨论其在动态网络中的优势与局限。介绍光开关技术（如MEMS、SOA阵列）的性能指标。 3. 数据中心互联（DCI）的特定需求：分析DCI场景对低延迟、低功耗的要求，对比城域光网络（Metro）和长途（Long-Haul）传输方案的差异，特别是对相干技术在短距应用中的成本优化。 4. 集成化与硅光子学：展望硅光平台（Silicon Photonics）如何通过光电集成降低封装成本、提高可扩展性，并对未来光通信系统的小型化和低功耗化趋势做出预测。 --- 适用读者对象 本书适合光电子学、通信工程、电子工程等专业的本科高年级学生、研究生，以及从事光通信系统设计、研发和网络部署的工程师和技术人员。具备一定的电磁场和通信原理基础的读者将获益更多。 本书特色 深度与广度兼备：平衡了从器件物理到系统集成的多层次内容。 实践导向：大量引用工业标准和实际工程案例，注重可操作性。 聚焦前沿：覆盖了相干检测、高阶调制和非线性补偿等现代光网络的核心技术。

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