基于MATLAB的无线光通信系统与信道建模PDF电子书下载

第1章 无线光通信系统概述 1

1.1 无线接入方案 1

1.2 OWC发展简史 5

1.3 OWC／无线电通信的比较 6

1.4 链路结构 7

1.5 OWC应用领域 12

1.6 安全和规则 14

1.6.1 最大容许照射量 16

1.7 OWC技术面临的挑战 16

参考文献 18

第2章 光源与光检测器 22

2.1 光源 22

2.2 发光二极管 24

2.2.1 LED结构 25

2.2.2 面发光LED和半球LED 26

2.2.3 边发光LED 26

2.2.4 LED发光效率 27

2.3 激光器 29

2.3.1 激光工作原理 29

2.3.2 受激辐射 30

2.3.3 光反馈和激光振荡 30

2.3.4 半导体激光器的基本结构 31

2.3.5 常用激光器的结构 32

2.3.6 LED和LD的性能比较 34

2.4 光检测器 34

2.4.1 PIN光电二极管 35

2.4.2 APD光电二极管 36

2.5 光检测技术 37

2.5.1 直接检测 37

2.5.2 相干检测 38

2.6 光检测噪声 39

2.6.1 光起伏噪声 40

2.6.2 暗电流和过剩噪声 40

2.6.3 背景辐射 41

2.6.4 热噪声 41

2.6.5 强度噪声 42

2.6.6 信噪比 42

2.7 光检测的统计特性 43

参考文献 44

第3章 信道模型 46

3.1 室内无线光通信信道 46

3.1.1 视距传输模型 48

3.1.2 非视距传输模型 50

3.1.3 天花板反射模型 58

3.1.4 Hayasaka-Ito模型 59

3.1.5 球面模型 59

3.2 人造光源干扰 60

3.2.1 白炽灯 61

3.2.2 传统镇流器驱动的荧光灯 62

3.2.3 荧光灯模型 62

3.3 室外信道 66

3.3.1 大气信道损耗 66

3.3.2 雾和能见度 68

3.3.3 光束发散 75

3.3.4 光器件损耗 77

3.3.5 对准损耗 77

3.3.6 大气湍流模型 77

3.3.7 OWC大气影响实验台 86

参考文献 95

第4章 调制技术 99

4.1 引言 99

4.2 模拟强度调制 101

4.3 数字基带调制技术 102

4.3.1 基带调制 102

4.3.2 OOK 103

4.3.3 高斯信道下的误码性能 106

4.4 脉冲位置调制 111

4.4.1 高斯信道下的误码性能 114

4.4.2 各种改进的PPM 117

4.5 脉冲间隔调制 119

4.5.1 高斯信道下的误码性能 123

4.5.2 最佳门限电平 128

4.6 双头脉冲间隔调制 131

4.6.1 谱特性 133

4.6.2 高斯信道下的误码性能 135

4.7 多电平DPIM 138

4.8 基带调制技术的比较 140

4.8.1 功率效率 140

4.8.2 传输带宽要求 141

4.8.3 传输容量 142

4.8.4 传输速率 143

4.8.5 PAPR 144

4.9 副载波强度调制 144

4.10 正交频分复用 147

4.11 光偏振移位键控 150

4.11.1 二进制PolSK 151

4.11.2 误码率分析 154

4.11.3 MPolSK 155

4.11.4 差分圆偏振移位键控 158

4.11.5 错误概率分析 159

附录4.A 160

4.A.1 DPIM（1GS）时隙自相关函数的推导过程 160

附录4.B 162

4.B.1 DH-PIM的PSD 162

参考文献 168

第5章 室内无线光通信系统性能分析 172

5.1 背景光对室内OWC链路性能的影响 172

5.2 无HPF时FLI的影响 173

5.2.1 匹配滤波接收机 173

5.3 无FLI时基线漂移的影响 179

5.4 使用HPF时FLI的影响 185

5.5 小波分析 190

5.5.1 连续小波变换 190

5.5.2 离散小波变换 192

5.5.3 基于DWT的降噪技术 193

5.5.4 DWT与HPF的比较 197

5.5.5 实验研究 197

5.6 多径传播链路性能 200

5.6.1 OOK 200

5.6.2 PPM 205

5.6.3 DPIM 207

5.7 降低码间干扰影响的技术 208

5.7.1 滤波 208

5.7.2 均衡 209

5.8 均衡与分类问题 212

5.9 人工神经网络简介 212

5.9.1 神经元 212

5.9.2 ANN的结构 213

5.10 ANN的训练 214

5.10.1 反向传播学习 214

5.11 基于ANN的自适应均衡器 215

5.11.1 基于ANN和FIR的均衡器性能比较研究 220

5.11.2 分集技术 222

参考文献 222

第6章 大气湍流对FSO链路性能的影响 226

6.1 开关键控 226

6.1.1 OOK在泊松大气信道下的性能 226

6.1.2 OOK在高斯大气光信道下的性能 228

6.2 脉冲位置调制 229

6.3 副载波强度调制 233

6.3.1 SIM信号的产生和探测 233

6.3.2 SIM-FSO在对数正态大气信道下的性能 235

6.3.3 SIM-FSO的误码率分析 239

6.3.4 双伽玛和负指数大气信道下SIM-FSO的性能 247

6.3.5 负指数大气信道下的中断概率 249

6.4 大气湍流代价 249

附录6.A 252

附录6.B 253

6.B.1 6.3.2节、6.3.3.2节和6.3.3.3节的MATLAB代码 253

参考文献 257

第7章 基于分集技术的室外OWC链路 259

7.1 大气湍流效应缓解技术 259

7.2 对数正态大气信道下的接收分集 261

7.2.1 最大比合并 262

7.2.2 等增益合并 263

7.2.3 选择合并 264

7.2.4 接收信号相关性对误码性能的影响 265

7.2.5 对数正态大气信道中使用接收分集的中断概率 266

7.3 对数正态大气信道下的发射分集 267

7.4 对数正态大气信道下的发射-接收分集 267

7.5 对数正态大气信道下空间分集SIM-FSO的结果与讨论 268

7.6 双伽玛和负指数大气信道中基于接收分集的SIM-FSO 270

7.6.1 空间分集BPSK-SIM系统的BER和中断概率 270

7.6.2 负指数信道下DPSK-SIM的BER和中断概率 272

7.7 基于副载波时间分集的陆地自由空间光链路 275

7.7.1 STDD的误码性能 275

7.8 孔径平均 279

7.8.1 平面波 279

7.8.2 球面波 280

7.8.3 高斯光束波 280

附录7.A 281

7.A.1 对数正态分布变量均值和方差的计算 281

附录7.B 282

7.B.1 对数正态分布变量Imax＝max｛Ii｝N i=1的PDF 282

附录7.C 282

7.C.1 负指数分布变量Imax＝max｛Ii｝N i=1的PDF 282

参考文献 283

第8章 可见光通信 286

8.1 概述 286

8.2 系统描述 289

8.2.1 VLC系统模型 291

8.2.2 信噪比分析 299

8.2.3 信道时延扩展 299

8.3 系统实现 302

8.3.1 比特角度调制 303

8.3.2 脉冲调制方案 303

8.3.3 离散多音频调制的PWM 304

8.3.4 多阶PWM-PPM 306

8.3.5 NRZ-OOK的PWM 307

8.4 多输入多输出VLC 308

8.5 家庭接入网络 315

参考文献 319

缩略语 323