第1章 导论 1
1.1光通信的发展历史 1
1.2光传输和光网络 3
1.3光通信的发展趋势 8
1.3.1向100Gb/s以太网演进 8
1.3.2动态重构网络的出现 8
1.3.3软件光传输 10
1.3.4数字信号处理和相干检测 11
1.3.5光通信中的OFDM 12
1.4光通信和网络中的前向纠错 14
1.5本书的篇章结构 17
参考文献 19
第2章 光通信基础 23
2.1引言 23
2.2主要的光学器件 24
2.2.1光发射机 27
2.2.2光接收机 31
2.2.3光纤 33
2.2.4光放大器 35
2.2.5其他光器件 39
2.3直接检测调制方案 42
2.3.1非归零码 43
2.3.2归零码 43
2.3.3信号交替反转码 44
2.3.4双二进制调制格式 44
2.3.5载波抑制归零码 45
2.3.6 NRZ-DPSK信号 46
2.3.7 RZ-DPSK信号 47
2.4相干检测调制系统 48
2.4.1光混合器和平衡接收机 53
2.4.2主要相干检测噪声源 55
2.4.3零差相干检测 58
2.4.4相位分集接收机 59
2.4.5偏振控制和偏振分集 60
2.4.6偏振复用和编码调制 61
2.5总结 62
参考文献 62
第3章 信道损伤和光通信系统设计 65
3.1噪声源 65
3.1.1模态分配噪声 65
3.1.2反射噪声 66
3.1.3相对强度噪声和激光相位噪声 66
3.1.4模式噪声 68
3.1.5量子散粒噪声 68
3.1.6暗电流噪声 69
3.1.7热噪声 69
3.1.8自发辐射噪声 69
3.1.9噪声差拍分量 70
3.1.10串扰分量 71
3.2信道损伤 72
3.2.1光纤衰减 72
3.2.2插入损耗 72
3.2.3色度色散和单模光纤 73
3.2.4多模色散和多模光纤 80
3.2.5偏振模色散 83
3.2.6光纤的非线性 85
3.3传输系统性能估计与系统设计 92
3.3.1光电探测的量子限 94
3.3.2散粒噪声和热噪声限 95
3.3.3带有光前置放大器的接收机的接收灵敏度 96
3.3.4光SNR 96
3.3.5消光比带来的功率代价 96
3.3.6强度噪声带来的功率代价 97
3.3.7定时抖动造成的功率代价 97
3.3.8 GVD引起的功率代价 98
3.3.9信号串扰带来的功率代价 98
3.3.10累积效应 98
3.3.11系统设计 99
3.3.12光性能监测 101
3.4总结 101
参考文献 102
第4章 光通信中的信道编码 104
4.1信道编码的预备知识 104
4.2线性分组码 109
4.2.1线性分组码的生成矩阵 110
4.2.2线性分组码的校验矩阵 111
4.2.3线性分组码的距离特性 112
4.2.4编码增益 113
4.2.5伴随式译码和标准阵 115
4.2.6重要的编码限 118
4.3循环码 119
4.4 BCH码 124
4.4.1 Galois域 125
4.4.2 BCH码的结构及译码 126
4.5里德-所罗门码、级联码和乘积码 132
4.6线性分组码的网格图表示和维特比算法 135
4.7卷积码 139
4.7.1卷积码的距离特性 144
4.7.2卷积码BER界 146
4.8总结 147
参考文献 148
第5章 基于图形的编码 151
5.1基于图形的编码概述 151
5.2卷积turbo码 152
5.2.1并行和串行turbo码的性能特点 153
5.2.2 PCCC迭代译码器 155
5.2.3 SCCC迭代译码器 160
5.3分组turbo码 162
5.4 LDPC编码 164
5.4.1矩阵表示 165
5.4.2图形表示 165
5.4.3 LDPC码的构造方法 166
5.4.4 LDPC译码算法 167
5.4.5降低复杂度的译码器 170
5.5总结 172
参考文献 172
第6章 编码调制 174
6.1多级调制系统 174
6.2单载波编码调制系统 177
6.3多维编码调制方案 183
6.4光纤通信系统编码正交频分复用 188
6.4.1直接检测光纤通信系统中的编码OFDM 188
6.4.2相干检测光纤通信系统中的编码OFDM 195
6.5总结 206
参考文献 206
第7章 光纤通信系统中的turbo均衡 210
7.1信道均衡预备知识 210
7.2直接检测光纤通信系统中的turbo均衡 216
7.2.1 LDPC编码的turbo均衡器 217
7.2.2大周长LDPC码 220
7.2.3利用LDPC编码的turbo均衡抑制信道内非线性效应 223
7.2.4色度色散补偿 225
7.2.5 PMD补偿 226
7.3相干检测光纤通信系统中的多级turbo均衡 229
7.3.1多级turbo均衡器简介 229
7.3.2利用基于多级BCJR算法的LDPC编码的turbo均衡缓解信道内非线性 233
7.3.3偏振复用多级调制中基于turbo均衡的PMD补偿 234
7.4总结 237
参考文献 237
第8章 光通信中的受限编码 241
8.1引言 241
8.2受限系统的基本原理 242
8.3有限态编码器的结构 245
8.4受限编码的译码器 249
8.5在光通信中的应用 253
8.5.1受限编码的使用 253
8.5.2受限和差错控制混合编码 258
8.5.3故意错误插入 259
8.6总结 260
参考文献 261
第9章 自由空间光信道编码 263
9.1大气湍流信道建模 263
9.1.1零内尺度 264
9.1.2非零内尺度 264
9.1.3时间相关FSO信道模型 266
9.2编码MIMO FSO通信 267
9.2.1 LDPC编码MIMD的概念和空时编码 267
9.2.2比特交织LDPC编码的脉冲幅度调制 271
9.2.3比特交织LDPC编码的脉冲位置调制 276
9.3 FSO-OFDM传输系统 277
9.4混合光网络中的OFDM 285
9.4.1混合光网络 285
9.4.2接收机和传送分集方法的介绍 288
9.4.3混合光网络的性能评价 290
9.5时间相关FSO信道的Raptor编码 292
9.6总结 295
参考文献 296
第10章 光信道容量 299
10.1信道容量初步 299
10.2通过BCJ R算法前向递归计算信息容量 305
10.3直接检测光纤通信系统的信息容量 308
10.4相干检测多级光纤通信系统的信息容量 312
10.5 ASE噪声占主导情况下光OFDM系统的信道容量 314
10.5.1功率可变自适应码率的偏振复用相干编码OFDM 314
10.5.2基于GI-POF链路的自适应编码OFDM通信 317
10.5.3 RoF技术的自适应编码OFDM 319
10.6混合自由空间光无线信道的信道容量 321
10.6.1混合的FSO无线系统 322
10.6.2自适应调制与编码 324
10.7光MIMO多模光纤系统的信道容量 330
参考文献 334
第11章 光信道编码的未来研究方向 339
11.1大周长的二进制QC-LDPC码 340
11.1.1大周长LDPC码的构造 340
11.1.2大周长LDPC码的FPGA实现 342
11.2非二进制QC-LDPC码 344
11.3高于100Gb/s传输的非二进制LDPC编码调制 347
11.4自适应非二进制LDPC编码调制 351
11.5自适应LDPC编码OFDM 355
11.6广义LDPC编码 358
11.7 LDPC编码混合频率／幅度／相位／偏振调制 361
11.8结束语 365
参考文献 366