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出版者:國防工業

作者:魏楚韆

出品人:

頁數:357

译者:

出版時間:2008-1

價格:38.00元

裝幀:

isbn號碼:9787118054149

叢書系列:

圖書標籤:

• CDMA
• 移動通信
• 無綫通信
• 多址接入
• 通信係統
• 信號處理
• 無綫網絡
• 移動網絡
• 通信工程
• 信息技術

現代光通信係統原理與應用 內容提要 本書係統、深入地介紹瞭現代光通信係統的基本原理、關鍵技術、係統設計與實際應用。全書內容涵蓋瞭光通信發展曆程、光縴光纜的傳輸特性、光電子器件的工作原理、光信號的調製解調技術、光縴網絡結構以及未來光通信係統的發展趨勢。本書注重理論與工程實踐的結閤，旨在為讀者提供紮實的理論基礎和實用的工程指導。 第一章：光通信概述與發展曆程 本章首先界定瞭光通信的概念及其在現代信息社會中的核心地位。詳細闡述瞭電通信到光通信的技術演進路徑，分析瞭光通信相對於傳統電通信在帶寬、傳輸距離、抗乾擾能力等方麵的顯著優勢。迴顧瞭光通信技術從第一代（基於強度調製的短波長係統）到當前第五代（空分復用、量子通信前沿）的發展脈絡。重點介紹瞭光通信在骨乾網、城域網、接入網以及海底光纜係統中的部署現狀和對全球信息基礎設施的支撐作用。本章還探討瞭光縴通信係統在速率、容量、時延方麵的極限挑戰與突破方嚮。 第二章：光導縴維的傳輸特性與損耗機理 光縴作為光通信的物理媒介，其性能直接決定瞭整個係統的傳輸質量。本章深入分析瞭光導縴維的結構、材料特性及模式理論。詳細講解瞭光在光縴中的基本傳輸模式，包括單模光縴（SMF）和多模光縴（MMF）的特性差異。重點剖析瞭影響光信號傳輸質量的關鍵物理效應： 1. 損耗機理： 詳細分析瞭吸收損耗（固有吸收、材料雜質吸收）和散射損耗（瑞利散射、拉曼散射、湯斯爾散射）的頻率依賴性，以及如何通過選擇閤適的傳輸窗口（如1310nm、1550nm窗口）來最小化損耗。 2. 色散效應： 深入探討瞭材料色散、波導色散以及模間色散的物理根源和數學模型。闡述瞭色散如何導緻脈衝展寬，限製係統的傳輸速率。重點介紹瞭色散補償技術，包括色散位移光縴（DSF）、非零色散位移光縴（NZDSF）的設計原理以及色散管理模塊（如FBG）的應用。 3. 非綫性光學效應： 講解瞭在高功率密度下必須考慮的非綫性現象，如自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）、四波混頻（FWM）和受激拉曼散射（SRS），及其對多通道係統性能的劣化作用。 第三章：光電子有源器件：光源與探測器 光通信係統的核心在於將電信號轉換為光信號（光源）和將光信號還原為電信號（探測器）。本章係統介紹瞭高性能光電子器件的物理基礎和工程實現： 1. 半導體激光器（LD）： 詳細分析瞭半導體激光器的能帶結構、工作原理、光腔結構（如Fabry-Perot腔、DFB腔、DBR腔）。重點討論瞭直接調製激光器（DML）和外腔可調諧激光器（ECL）的性能指標，包括閾值電流、邊模抑製比（SMSR）、綫寬和相位噪聲。 2. 光電探測器（PD）： 闡述瞭PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）的工作原理。對比分析瞭它們的響應速度、量子效率和噪聲特性，並討論瞭如何根據係統速率和靈敏度要求進行器件選型。 3. 光放大技術： 重點研究瞭光縴放大器，特彆是摻鉺光縴放大器（EDFA）的工作原理（能量反轉、增益過程、噪聲特性）。同時介紹瞭拉曼放大器（RA）和半導體光放大器（SOA）的特點及在特定場景的應用。 第四章：光信號的調製、解調與檢測 本章聚焦於信息如何在光載波上高效、可靠地加載和提取。 1. 光信號的調製格式： 詳述瞭早期的強度調製/直接檢測（IM/DD）係統，並深入分析瞭先進的數字調製格式。重點講解瞭相乾檢測技術的基礎，包括偏振復用（PDM）、qPSK、16QAM等高階調製格式的星座圖、頻譜效率和對信噪比的要求。 2. 光信號的復用技術： 詳細介紹瞭波分復用（WDM）技術，包括密集波分復用（DWDM）和粗波分復用（CWDM）的原理、關鍵器件（如AWG、TFF濾波器）以及通道間隔設計。闡述瞭時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）在光域的應用。 3. 相乾光通信與接收機： 闡述瞭相乾接收機的架構，包括本振光（LO）的作用。詳細分析瞭數字信號處理（DSP）在相乾接收機中的關鍵作用，包括色散補償、偏振解耦、相位恢復和均衡補償等環節。 第五章：光網絡架構與係統設計 本章將理論知識應用於實際係統的構建和規劃。 1. 光網絡層次結構： 區分瞭光傳輸層、光傳送層和光接入層的網絡結構。分析瞭SONET/SDH、OTN（光傳送網）標準在網絡層麵的協同工作機製。 2. 無源光網絡（PON）： 詳細介紹GPON、XG-PON等接入網技術的結構、MAC層協議和上下行傳輸機製，及其在FTTx（光縴到戶）部署中的地位。 3. 光網絡保護與恢復： 討論瞭光層保護機製，包括綫速保護（1+1、1:1保護）和網絡層保護（APS/SP）。分析瞭光交叉連接（OXC）和波長轉換技術在網絡重構中的作用。 4. 係統性能指標與鏈路預算： 講解瞭光通信係統的關鍵性能指標，如誤碼率（BER）、OSNR（光信噪比）和Q值。指導讀者如何進行鏈路損耗計算、放大器增益分配和係統裕度設計，以確保滿足預定的Q值要求。 第六章：前沿技術與未來展望 本章關注光通信技術正在邁嚮的下一代領域。 1. 空分復用（SDM）： 介紹瞭利用光縴中的空間維度增加容量的技術，包括少模光縴（MMF）和多芯光縴（MCF）的原理與挑戰。 2. 光電集成與矽光子技術： 探討瞭如何將光器件和電集成電路集成到同一矽基芯片上，以實現低成本、高集成度的光模塊，推動數據中心內部互連的發展。 3. 量子通信的初步探索： 簡要介紹瞭量子密鑰分發（QKD）的基本原理及其在光縴網絡安全中的潛在應用。 本書的讀者對象包括通信工程、電子信息工程、光電子學等專業的高年級本科生、研究生，以及從事光通信係統設計、研發、維護的工程技術人員。通過學習本書，讀者將能夠全麵掌握現代光通信係統的構建、分析與優化能力。

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這本書的封麵設計真是讓我眼前一亮，那種帶著點復古未來感的綫條和色塊組閤，一下子就把我拉迴瞭那個無綫通信技術高速迭代的黃金年代。我記得拿到這本書的時候，首先被吸引的就是它厚實的紙張和精美的印刷質量，一看就知道是下瞭真功夫的。內頁的排版也十分講究，圖文並茂，很多復雜的數學模型和係統架構圖都處理得非常清晰，即便是初次接觸這些概念的人，也能大緻把握住脈絡。我特彆欣賞作者在引言部分對於整個移動通信發展史的梳理，從早期的模擬通信到如今的5G、6G展望，那種宏大敘事的格局感，讓我對接下來的深入學習充滿瞭期待。尤其是對初代蜂窩網絡和頻分復用技術的簡要迴顧，為理解後續CDMA的革命性優勢打下瞭堅實的基礎。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一部濃縮的行業發展史，讓人在學習技術細節的同時，也能感受到工程師們當年篳路藍縷的探索精神。隨便翻開一章，都能感受到作者對細節的執著，比如對不同信道編碼方案的比較分析，每一個公式的推導都嚴謹而到位，絲毫沒有含糊帶過，這種紮實的學術態度是如今許多快餐式技術書籍所不具備的。

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當我著手整理我們公司內部的舊有網絡維護手冊時，發現這本書提供瞭無與倫比的係統性參考。特彆是關於係統仿真和性能評估的部分，書中提供的數學工具包非常全麵。它沒有局限於理論推導，而是給齣瞭構建一個可信賴的仿真環境所需的關鍵輸入參數和模型假設的詳細說明。我曾經嘗試用其他資料重現書中提到的某些性能麯綫，但總是在細節上有所偏差，直到仔細研讀瞭這本書中關於噪聲模型和衰落信道參數設定的章節，纔恍然大悟，原來是那些看似不起眼的參數設置，纔是決定仿真結果真實性的關鍵所在。這本書的價值在於它提供瞭一套完整的“方法論”，即如何科學、係統地驗證和評估一個復雜的通信係統。對於正在進行係統升級或網絡優化的工程師而言，這本書就是一本帶著你一步步走過設計、測試、優化的全周期指南，其嚴謹性和可操作性是毋庸置疑的，讀完後，感覺手上多瞭一套處理復雜工程問題的標準操作流程。

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說實話，我是一個對純理論書籍容易感到枯燥的人，但這本書的閱讀體驗齣乎意料地流暢。這主要歸功於作者在講解復雜算法時所采用的類比和實例。比如，在解釋擴頻序列的特性時，作者沒有直接拋齣一大堆矩陣運算，而是巧妙地引入瞭一個類似“密碼本”的比喻，讓“正交性”這一抽象概念瞬間具象化。我尤其喜歡它在每一章節末尾設置的“工程啓示”小節，這些內容往往是從學術理論跳脫齣來，直接與實際部署中的痛點掛鈎。例如，在討論功控算法的收斂速度時，書中還簡要對比瞭不同基站實現異步控製時可能遇到的實際問題，這對於我們這些需要將理論轉化為産品的人來說，提供瞭寶貴的實戰指導。整體來看，這本書的敘事節奏把握得非常好，理論的深度足夠支撐起一篇碩士論文的框架，但錶達的親和力又不會讓初學者望而卻步，這種平衡拿捏得極為到位，體現瞭作者深厚的教學功底和豐富的行業閱曆。

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我一直覺得，要真正理解任何一項成熟的技術，就必須追溯其標準製定的曆史背景和技術權衡的取捨。這本書在這方麵做得尤為齣色。它不僅是關於CDMA技術的“怎麼做”，更是關於“為什麼選擇這個做”的深度解讀。書中對IS-95標準和3GPP WCDMA標準之間在某些關鍵設計哲學上的差異，進行瞭耐人尋味的對比分析。比如，對於前嚮鏈路和反嚮鏈路的幀結構設計，作者詳細闡述瞭基於當時的信道條件和用戶需求的具體考量，這讓我明白瞭技術標準的製定從來都不是單純的技術最優解，而是復雜多方利益博弈後的工程妥協。這種曆史的縱深感，讓這本書的價值超越瞭一般的教材。我甚至能從中找到一些關於頻譜資源分配哲學層麵的思考，這對於我目前在評估下一代無綫係統架構時，提供瞭重要的曆史藉鑒視角。這本書更像是一份厚重的技術檔案，記錄瞭特定時代背景下，工程師們如何用數學工具解決現實世界中最棘手的問題。

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我最近在忙著準備一個關於頻譜效率提升的課題研究，急需一本能夠深入剖析底層原理的參考書，翻閱瞭手邊的好幾本資料，最終還是決定深挖這本書的價值。它在係統容量分析這一塊的論述簡直是教科書級彆的典範。作者沒有停留在對“容量提升”的口號式陳述上，而是非常細緻地剖析瞭多址技術對係統資源的分配機製，特彆是對於軟切換、功率控製這些核心環節的建模，非常貼近實際工程中的挑戰。我印象最深的是關於“近遠端效應”的章節，作者用一組精心設計的仿真結果圖錶，直觀地展示瞭功率分配不均對係統整體性能的巨大影響，並且提齣瞭數種工程上可行的優化策略。這種深度和廣度兼具的講解方式，讓我這個已經有一些經驗的研究者也受益匪淺。它不僅僅告訴你“是什麼”，更重要的是告訴你“為什麼會是這樣”以及“我們能如何做得更好”。書中對於各種乾擾抑製技術的探討，那種層層遞進的邏輯鏈條，堪稱一絕，讀完之後，我對如何設計一個更健壯、更公平的接入算法有瞭全新的認識。

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