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绪论 1

第1章 光 5

第2章 光通信历史 10

2.1 基本定义 10

2.1.1 通信 10

2.1.2 电信 10

2.1.3 光通信 10

2.1.4 无线频率或赫兹波 11

2.2 史前通信 11

2.3 光电报 13

2.4 编码 16

2.5 光电话 18

2.5.1 日光通信 18

2.5.2 全天候光通信 20

2.6 亚历山大·格雷厄姆·贝尔的光电话 20

第3章 现代与日常无线光通信 24

3.1 基本原理 24

3.1.1 工作原理 24

3.1.2 光的传播 25

3.1.3 电磁学原理 29

3.1.4 数据交换模型 39

3.2 无线光通信 42

3.2.1 户外无线光通信 42

3.2.2 室内无线光通信 44

3.2.3 学术与技术生态系统 47

第4章 传播模型 49

4.1 引言 49

4.2 基带等效模型 49

4.2.1 无线电传输模型 49

4.2.2 自由空间光传输模型 50

4.2.3 信噪比 54

4.3 封闭环境中的漫射传播链路预算 55

4.3.1 符号间干扰 55

4.3.2 反射模型 57

4.3.3 建模 60

第5章 光在大气中的传输 63

5.1 概述 63

5.2 大气信道 63

5.2.1 大气的气体组成 64

5.2.2 气溶胶 64

5.3 光在大气中的传播 65

5.3.1 分子吸收 65

5.3.2 分子散射 65

5.3.3 气溶胶吸收 66

5.3.4 气溶胶散射 67

5.4 光大气传输模型 68

5.4.1 Kruse和Kim模型 68

5.4.2 Bataille模型 69

5.4.3 Al Naboulsi模型 69

5.4.4 降雨衰减 70

5.4.5 降雪衰减 70

5.4.6 闪烁 71

5.5 实验装置 74

5.6 实验结果 75

5.6.1 实验结果与Kruse和Kim模型的对比（850nm） 75

5.6.2 与Al Naboulsi模型的对比 76

5.7 雾、霾和水汽 77

5.8 跑道可视范围（RVR） 78

5.8.1 能见度 78

5.8.2 测量仪器 79

5.9 自由空间光链路参数计算 83

5.10 小结 84

第6章 室内光链路预算 86

6.1 发射与接收的参数 86

6.1.1 传输设备参数 87

6.1.2 接收设备 89

6.2 视距光通信链路计算 91

6.2.1 几何损耗 91

6.2.2 系统裕量 92

6.2.3 覆盖范围 92

6.2.4 信道的互易性及非互易性 93

6.3 带逆反射器的通信链路预算 94

6.3.1 工作原理 94

6.3.2 光预算 94

6.4 光预算实例及信噪比 96

6.4.1 光预算示例 97

6.4.2 SNR与BER示例 98

第7章 辐射损伤、安全、能量和相关法规 100

7.1 辐射损伤 100

7.1.1 国际标准 100

7.1.2 激光类别 101

7.1.3 计算方法 103

7.2 通信保密性 105

7.2.1 物理保密 105

7.2.2 数字方案 106

7.3 能量 108

7.4 法规 108

7.4.1 监管组织 108

7.4.2 无线光学设备规定 109

第8章 光器件与光电器件 110

8.1 引言 110

8.2 光电设备：发射器和接收器 111

8.2.1 材料和结构 111

8.2.2 光源 112

8.2.3 光接收器 117

8.3 光学器件 120

8.3.1 光发射器件 120

8.3.2 光接收器件 121

8.3.3 光学滤波 122

8.3.4 小结 124

第9章 数据处理 125

9.1 引言 125

9.2 调制 125

9.2.1 开关键控调制（OOK） 126

9.2.2 脉冲位置调制 127

9.2.3 正交频分复用（OFDM） 128

9.2.4 分集：MIMO 129

9.2.5 小结 130

9.3 编码 130

9.3.1 原理和定义 130

9.3.2 编码举例 132

9.3.3 小结 137

第10章 数据传输 138

10.1 引言 138

10.1.1 定义 138

10.1.2 接入方法 139

10.1.3 服务质量参数 140

10.2 点到点链路 141

10.2.1 遥控器 141

10.2.2 红外资料协会 142

10.2.3 可见光通信协会 145

10.3 点到多点数据链路 145

10.3.1 IEEE 802.11 IR 145

10.3.2 ICSA—STB50（兼容IEEE 802.3—以太网速度） 146

10.3.3 IEEE 802.15.3 147

10.3.4 IEEE 802.15.7 148

10.3.5 光无线媒体接入控制 148

10.4 小结 149

第11章 设备和系统工程 151

11.1 自由空间光系统工程和设备 151

11.1.1 操作原理 151

11.1.2 特点 152

11.1.3 实现建议 154

11.1.4 光链路预算 154

11.1.5 FSO链路有效性（可利用率） 156

11.1.6 小结 159

11.2 受限空间的无线光系统与设备 160

11.2.1 家庭居室结构 160

11.2.2 统计分析和覆盖区域 160

11.2.3 光链路预算 163

11.2.4 室内无线光系统优化 166

第12章 结论 168

附录A几何光学、光度测定和能量基础 170

A1.1 几何光学基础 170

A1.1.1 折射率 170

A1.1.2 费马原理 170

A1.1.3 斯涅耳-笛卡儿定律 171

A1.1.4 几个定义：光源、成像和焦距等 171

A1.2 光度测定基础 172

A1.2.1 球面度（立体角单位） 172

A1.2.2 立体角 172

A1.2.3 光强度 173

A1.2.4 光通量 173

A1.2.5 光照度 173

A1.2.6 光亮度 173

A1.2.7 光度测量和辐射度量的转换 174

A1.2.8 布格关系 175

A1.2.9 光能或辐射功率 175

A1.2.10 光强 176

A1.2.11 光亮度 176

A1.2.12 接收面的光照度 176

A1.2.13 几何扩展 177

A1.3 辐射度量和光度量的对应关系（表A1.4） 177

附录B分贝单位 179

附录C缩略词 182

参考文献 189