水下可見光通信關鍵技術

《水下可見光通信關鍵技術》是2020年人民郵電出版社出版的圖書，作者是遲楠、賀鋒濤、段作梁。

基本介紹

• 中文名：水下可見光通信關鍵技術
• 作者：遲楠、賀鋒濤、段作梁
• 出版時間：2020年10月1日 
• 出版社：人民郵電出版社
• 頁數：268 頁 
• ISBN：9787115538567
• 類別：工業技術類圖書 
• 定價：158 元 
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝-膠訂

內容簡介

本書主要介紹了基於LED的水下可見光通信的技術原理。全書共分為8章，第1章給出了水下可見光通信的基本概念，追溯其發展歷史，同時展望了其未來研究趨勢；第2～8章分別從水下信道建模、水下可見光通信的系統結構、調製方式、均衡技術、水下MIMO光通信技術以及水下可見光通信系統中的機器學習算法等方面介紹了實現水下可見光通信所採用的先進技術和關鍵算法，同時給出了作者所在研究團隊基於本書介紹的技術理論取得的實驗成果。

本書適合從事通信領域研究尤其是水下可見光通信研究的工程技術人員，以及高等院校通信工程等相關專業的研究生和教師閱讀。

作者簡介

遲楠 復旦大學教授、博士生導師。國家傑出青年科學基金獲得者，美國光學學會會士（OSA Fellow）。擔任中國光學學會纖維光學與集成光學專委會常委委員，中國通信學會光通信專委會委員，中國電子學會光通信與光網路專委會委員。先後獲得教育部新世紀優秀人才、上海市曙光學者、上海市十大IT 新銳和上海市三八紅旗手稱號。長期從事高速光通信和高速可見光通信方面的研究，主要研究高譜效率多維多階光調製技術和數位訊號處理技術。共發表SCI論文260餘篇（其中4篇ESI高被引論文），SCI累計他引2400餘次，Google Scholar引用7300餘次。出版專著5部。申請專利37項（其中18項已被授權）。5次擔任光通信國際會議主席，近5年應邀在國際會議作大會主題報告2次，特邀報告30餘次。獲教育部自然科學獎二等獎、中國產學研合作創新成果獎一等獎、中國國際工業博覽會創新獎等。

賀鋒濤 西安郵電大學副教授、碩士生導師，陝西省電子學會理事，中國民主同盟盟員。2004年7月於中國科學院西安光學精密機械研究所取得博士學位，主要從事物理光學、光電子學教學工作。研究方向有：無線光通信、雷射高分辨成像、高密度光存儲技術等。近年來先後主持中船重工705研究所“高速水下無線雷射通信信息平台研究”、中國科學院西安光學精密機械研究所“高分辨矽光子器件顯微成像耦合系統”等項目。先後在Chinese Optics?Letters、Optics Express和《物理學報》《光子學報》《紅外與雷射工程》等刊物上發表研究論文30餘篇，SCI、EI收錄20餘篇，申請專利3項。

段作梁 西安郵電大學副研究員。主要研究方向有：光學圖像識別技術、超快光子學、高功率寬譜白雷射產生技術、阿秒脈衝的產生與測量技術、水下無線光信號傳輸技術等。2005年8月—2006年5月在美國堪薩斯州立大學做訪問學者，開展阿秒脈衝產生與測量技術的實驗和理論研究。已在The European Physics Journal D、Physical Review E、Optics Express、Chinese Physics、《物理學報》和《中國雷射》等刊物上發表論文10多篇，申請發明專利4項。

圖書目錄

目 錄

第　1章 概述　001

1．1　引言　002

1．2　國際國內研究現狀　004

1．3　水下可見光通信系統結構　006

1．4　本章小結　007

參考文獻　007

第　2章 水下信道建模　011

2．1　海水的吸收和散射特性　012

2．1．1　海水的固有光學特性　013

2．1．2　海水信道的光學吸收特性　013

2．1．3　海水信道的光學散射特性　020

2．1．4　海水信道的總衰減特性　023

2．2　海水信道光傳輸散射特性的蒙特卡洛模擬　024

2．2．1　海水信道中的光傳輸散射效應　025

2．2．2　海水信道的光傳輸散射相位函式　027

2．2．3　海水信道中光傳輸散射特性的蒙特卡洛仿真　028

2．3　基於蒙特卡洛統計方法的水下傳輸時域展寬特性　033

2．3．1　光信號在水下傳輸的時域特性分析　033

2．3．2　光脈衝信號在水下傳輸的時域展寬模型　038

2．4　水下無線光通信空域光斑擴展模型分析　043

2．5　水下LED無線光信號傳輸模型及實驗分析　043

2．6　本章小結　045

參考文獻　046

第3章　LED發射光學系統　049

3．1　非成像光學理論基礎　050

3．1．1　非成像光學　050

3．1．2　非成像光學的發展　051

3．1．3　非成像光學系統　051

3．1．4　光學擴展量理論　052

3．2　非成像光學設計方法　055

3．3　LED發射準直光學設計　058

3．3．1　LED光學特性　058

3．3．2　發射準直天線設計　061

3．4　本章小結　066

參考文獻　066

第4章　LED光學接收、探測及處理系統　069

4．1　LED接收機結構概述　070

4．2　LED接收光學天線特性分析　071

4．2．1　菲涅耳接收透鏡　071

4．2．2　複合拋物面聚光器　079

4．3　高靈敏單光子探測及處理技術　083

4．3．1　高靈敏單光子探測器　083

4．3．2　單光子探測面臨的主要問題　090

4．3．3　單光子信號檢測技術　091

4．4　水密封艙體結構　092

4．5　本章小結　093

參考文獻　093

第5章　水下高速光通信調製方式　095

5．1　高速高譜效率調製的實現途徑　096

5．2　單載波調製技術　098

5．2．1　通斷鍵控　098

5．2．2　無載波幅度相位調製　100

5．3　多載波調製技術　106

5．3．1　正交頻分復用技術調製與解調原理　107

5．3．2　離散多音頻調製　114

5．3．3　DFT-S OFDM調製　115

5．3．4　水下實驗　121

5．4　幾何整形　127

5．4．1　幾何整形8-QAM　128

5．4．2　幾何整形16-QAM　130

5．4．3　套用　132

5．5　機率整形　134

5．5．1　麥克斯韋 玻爾茲曼分布　135

5．5．2　歸一化廣義互信息　136

5．5．3　機率幅度整形　138

5．5．4　實際套用　139

5．6　本章小結　142

參考文獻　142

第6章　水下光通信非線性均衡技術　145

6．1　基於Volterra級數的非線性均衡　146

6．2　基於多項式的非線性均衡　148

6．3　基於非線性自適應濾波器的水下可見光通信實驗　149

6．4　本章小結　151

參考文獻　153

第7章　水下MIMO光通信技術　155

7．1　多輸入單輸出系統　156

7．1．1　等機率預編碼PAM7調製的2×1 MISO水下可見光通信系統　156

7．1．2　利用DBSCAN的機器學習算法增強PAM7 MISO UVLC系統性能　161

7．2　單輸入多輸出系統　168

7．2．1　採用等增益合併技術集成PIN陣列的水下可見光通信系統　168

7．2．2　基於接收最大比合併的多PIN高速水下可見光通信系統　174

7．3　多輸入多輸出系統　181

7．3．1　基於簡化空時分組編碼技術的可見光MIMO傳輸實驗　182

7．3．2　基於雙邊帶獨立信號非線性串擾消除算法的光纖大容量傳輸實驗　186

7．3．3　疊加編碼在MIMO VLC系統中的技術研究　192

7．4　本章小結　198

參考文獻　199

第8章　水下可見光通信的機器學習算法　201

8．1　基於無監督的聚類算法　202

8．1．1　K-Means算法　202

8．1．2　DBSCAN算法　210

8．1．3　高斯混合模型　217

8．2　基於有監督的支持向量機算法　224

8．2．1　支持向量機原理　224

8．2．2　基於支持向量機的多頻帶CAP VLC系統相位估計新方案　225

8．2．3　基於支持向量機的車輛照明多路訪問網際網路幾何星座分類的

機器學習方案　227

8．3　基於神經網路的算法　229

8．3．1　神經網路的原理　229

8．3．2　函式連線人工神經網路在水下可見光通信系統中的套用　230

8．3．3　深度神經網路在可見光通信系統信道估計中的套用　236

8．3．4　高斯核深度神經網路在水下可見光通信系統中的套用　245

8．4　本章小結　256

參考文獻　256

中英文對照表　261

名詞索引　265