水下無線光通信

定　價(jià)：￥118.00

作　者：	徐正元，徐敬，劉偉杰，杜子豪著
出版社：	人民郵電出版社
叢編項(xiàng)：	國之重器出版工程
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787115558954	出版時(shí)間：	2021-02-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	192	字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書介紹了水下無線光通信的應(yīng)用背景及系統(tǒng)構(gòu)成，描述了通信系統(tǒng)收發(fā)端光電器件和動(dòng)態(tài)信道特征，詳細(xì)闡述了水下無線光通信的信道仿真、多域調(diào)制、強(qiáng)弱信號檢測、收發(fā)端動(dòng)態(tài)跟瞄等關(guān)鍵技術(shù)，并深入討論了采用不同類型光源時(shí)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與性能，同時(shí)介紹了新興的基于光量子的水下安全無線光通信技術(shù)，支撐未來海洋信息系統(tǒng)及其廣闊應(yīng)用。本書是一本簡明易懂的教科書籍，其內(nèi)容豐富、圖文并茂、實(shí)用性強(qiáng)，適合高等院校和研究機(jī)構(gòu)相關(guān)專業(yè)的師生參考，也可供從事海洋信息、海洋裝備與工程、海洋能源、電子工程技術(shù)人員和科研人員閱讀。

作者簡介

　　徐正元中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無線光通信與網(wǎng)絡(luò)研究中心主任，中國科學(xué)院無線光電通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國家特聘專家，國家973計(jì)劃首席科學(xué)家，科學(xué)中國人2011年度人物。于1989年和1991年分別獲得清華大學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，于1999年獲得斯蒂文斯理工學(xué)院博士學(xué)位。擔(dān)任國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目群“無線通信大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究”項(xiàng)目協(xié)調(diào)人和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，國家科研項(xiàng)目和人才計(jì)劃會(huì)評專家，SCI期刊Photonics Research、 IEEE Transactions on Signal Processing、 IEEE Transactions on Vehicular Technology、IEEE Communications Letters副編輯，中國光學(xué)工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事，多次擔(dān)任國際學(xué)術(shù)會(huì)議技術(shù)委員會(huì)主席。主要從事無線與拍赫茲領(lǐng)域的理論和實(shí)驗(yàn)研究，包括寬光譜無線光通信、寬帶移動(dòng)通信、定位導(dǎo)航、智能交通、物聯(lián)網(wǎng)、智能感知、無線大數(shù)據(jù)、人工智能等。在國際期刊和會(huì)議上發(fā)表論文380余篇，出版英文專著1本、中文專著1本，自2014年起連續(xù)入選愛思唯爾（Elsevier）中國高被引學(xué)者榜單。徐敬浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，浙江大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院院長助理，浙江省“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才，唐仲英基金會(huì)仲英青年學(xué)者。2007年獲得暨南大學(xué)學(xué)士學(xué)位，2011年獲得香港中文大學(xué)博士學(xué)位。2011—2012年在基爾大學(xué)電子與信息工程研究所擔(dān)任博士后研究員。主要從事水下無線光通信與深海觀測技術(shù)研究，在光通信領(lǐng)域權(quán) 威SCI期刊和國際會(huì)議發(fā)表論文90余篇，并在知名國際會(huì)議上做特邀報(bào)告15次。主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)子課題1項(xiàng)，作為項(xiàng)目骨干參與國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)。目前擔(dān)任SCI期刊Chinese Optics Letters的專題編輯（Topical Editor），同時(shí)擔(dān)任IEEE Photonics Technology Letters、Optics Letters等多個(gè)SCI期刊的審稿人。以第一發(fā)明人身份獲得授權(quán)美國發(fā)明專利1項(xiàng)、中國發(fā)明專利7項(xiàng)。曾獲得浙江大學(xué)校級先進(jìn)工作者榮譽(yù)稱號，并在知名國際會(huì)議IEEE ICOCN 2017上獲得“青年科學(xué)家獎(jiǎng)（Young Scientist Award）”。劉偉杰2015年獲得合肥工業(yè)大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)士學(xué)位，畢業(yè)后于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院攻讀信息與通信工程碩士學(xué)位，并于2018年開始攻讀信息與通信工程博士學(xué)位。在校期間連續(xù)獲得研究生優(yōu) 秀學(xué)業(yè)一等獎(jiǎng)學(xué)金，曾獲得2016年光華獎(jiǎng)學(xué)金，合肥工業(yè)大學(xué)校級優(yōu) 秀畢業(yè)生，2014年安徽省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽三等獎(jiǎng)，2014年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽TI杯模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)專題邀請賽三等獎(jiǎng)。共發(fā)表論文10余篇，其中以第一作者身份發(fā)表SCI期刊論文2篇，EI會(huì)議論文3篇。主要研究方向?yàn)闊o線光通信、可見光收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)、數(shù)字信號處理、攝像頭通信等。杜子豪2019年獲得浙江大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)士學(xué)位，畢業(yè)后于浙江大學(xué)海洋學(xué)院攻讀海洋信息科學(xué)與工程博士學(xué)位。在校期間，獲得2018年浙江大學(xué)本科生優(yōu) 秀學(xué)業(yè)一等獎(jiǎng)學(xué)金，2018年浙江大學(xué)本科生省政府獎(jiǎng)學(xué)金和2019年博士研究生新生獎(jiǎng)學(xué)金。曾獲得第十一屆國際水中機(jī)器人大賽自主視覺組冠軍和浙江大學(xué)第二屆大學(xué)生水下機(jī)器人設(shè)計(jì)競賽三等獎(jiǎng)。主要研究方向?yàn)樗聼o線光通信中的信號處理技術(shù)。

圖書目錄

第 1章　概述 001
1．1　水下無線光通信背景介紹　002
1．2　研究與應(yīng)用現(xiàn)狀　004
1．3　水下無線光通信鏈路及系統(tǒng)組成　010
1．4　水下無線光通信的主要技術(shù)挑戰(zhàn)　011
1．5　本章小結(jié)　012
參考文獻(xiàn)　012
第　2章光電收發(fā)器件及特性　017
2．1　LED與激光光源　018
2．1．1　LED光源　018
2．1．2　激光光源　021
2．2　光電探測器件及陣列結(jié)構(gòu)　022
2．2．1　光電二極管　022
2．2．2　光電倍增管　025
2．2．3　SPAD　027
2．2．4　圖像傳感器　029
2．2．5　混合光傳感器　032
2．3　濾光片與光學(xué)系統(tǒng)　033
2．4　本章小結(jié)　035
參考文獻(xiàn)　036
第3章　水下寬光譜傳輸信道特性　039
3．1　水下傳輸鏈路的輸入/輸出功率關(guān)系　040
3．2　水體的寬光譜散射吸收效應(yīng)　041
3．2．1　海水的吸收效應(yīng)　043
3．2．2　海水的散射效應(yīng)　045
3．3　跨水面與分層水體信道特性　048
3．3．1　跨水面信道特性　049
3．3．2　分層水體信道特性　051
3．4　近水面太陽背景的縱深衰減特性　053
3．5　光子追蹤和蒙特卡洛仿真方法　055
3．5．1　蒙特卡洛仿真方法簡介　056
3．5．2　仿真流程　056
3．5．3　初始條件設(shè)置　057
3．5．4　光子運(yùn)動(dòng)與光子接收　059
3．6　水下湍流信道隨機(jī)特性　061
3．6．1　常用湍流分布模型　062
3．6．2　湍流下的閃爍因子　065
3．6．3　湍流下的光強(qiáng)分布　066
3．7　水下氣泡信道隨機(jī)特性　069
3．7．1　微米級氣泡　070
3．7．2　動(dòng)態(tài)氣泡　071
3．8　本章小結(jié)　073
參考文獻(xiàn)　074
第4章　水下無線光通信調(diào)制技術(shù)　077
4．1　波長域調(diào)制　078
4．2　角動(dòng)量域調(diào)制　079
4．3　頻率域調(diào)制　081
4．4　相位域調(diào)制　083
4．5　傳統(tǒng)強(qiáng)度及脈沖調(diào)制　084
4．6　本章小結(jié)　085
參考文獻(xiàn)　085
第5章　水下無線光通信信號檢測技術(shù)　087
5．1　光信號的檢測方法簡介　088
5．1．1　直接檢測　088
5．1．2　外差檢測　089
5．2　基于PMT的弱信號檢測　090
5．2．1　隱馬爾可夫模型　090
5．2．2　基于HMM的信號檢測　093
5．2．3　基于HMM的檢測算法性能對比　094
5．3　基于SPAD的弱信號檢測　095
5．3．1　數(shù)字SPAD泊松信道下的信號檢測　095
5．3．2　泊松高斯混合信道下的信號檢測　097
5．3．3　考慮SPAD死時(shí)間下的信號檢測　098
5．3．4　采用SPAD陣列的信號檢測　099
5．4　基于CMOS傳感器的光信號檢測　101
5．5　本章小結(jié)　103
參考文獻(xiàn)　103
第6章　收發(fā)端動(dòng)態(tài)跟瞄技術(shù)　107
6．1　動(dòng)態(tài)跟瞄系統(tǒng)簡介　108
6．1．1　動(dòng)態(tài)跟瞄系統(tǒng)框架　108
6．1．2　國內(nèi)外動(dòng)態(tài)跟瞄技術(shù)研究現(xiàn)狀　109
6．2　陣列接收跟瞄技術(shù)　111
6．3　光斑搜索與光源定位算法　113
6．3．1　基于相機(jī)的光源定位原理　113
6．3．2　光斑中心估計(jì)方法　115
6．4　跟瞄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與性能驗(yàn)證　119
6．4．1　動(dòng)態(tài)跟瞄系統(tǒng)基本原理　119
6．4．2　跟瞄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　119
6．4．3　光源跟瞄的技術(shù)方法　120
6．4．4　跟瞄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能驗(yàn)證　124
6．5　本章小結(jié)　128
參考文獻(xiàn)　129
第7章　水下無線光通信系統(tǒng)與性能分析　133
7．1　基于LED的水下無線光通信性能分析　134
7．1．1　LED頻率特性　134
7．1．2　基于LED的均衡技術(shù)　136
7．1．3　帶限信道信號設(shè)計(jì)　139
7．1．4　接收端信噪比與信號調(diào)制帶寬的依賴關(guān)系　140
7．1．5　考慮水體衰減下的信噪比　143
7．2　基于LED的水下無線光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　145
7．2．1　基于LED的水下無線光通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置　145
7．2．2　系統(tǒng)傳輸參數(shù)優(yōu)化　146
7．2．3　實(shí)驗(yàn)性能分析　148
7．3　基于激光的水下無線光通信性能分析　149
7．3．1　激光光強(qiáng)分布特性　150
7．3．2　激光非線性補(bǔ)償　151
7．3．3　基于激光的水下傳輸性能仿真　152
7．3．4　基于激光的水下傳輸特性理論仿真　154
7．4　基于激光的水下無線光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　158
7．4．1　實(shí)驗(yàn)方案與裝置　158
7．4．2　實(shí)驗(yàn)性能分析　159
7．5　跨水面激光通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能驗(yàn)證　161
7．5．1　實(shí)驗(yàn)方案與裝置　161
7．5．2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析　162
7．6　本章小結(jié)　164
參考文獻(xiàn)　164
第8章　水下安全無線光通信　167
8．1　安全通信發(fā)展簡介　168
8．2　水下量子信道　169
8．3　量子密鑰分發(fā)　172
8．4　量子加密下的水下無線光通信　176
8．5　信息安全傳輸技術(shù)　177
8．5．1　光斑擴(kuò)散導(dǎo)致的信息泄露　177
8．5．2　非視距散射信道導(dǎo)致的信息泄露　178
8．5．3　光通信安全傳輸技術(shù)概述　179
8．6　本章小結(jié)　182
參考文獻(xiàn)　182
中英文對照表　187
名詞索引　189