光码分多址编码理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

殷洪玺 著

图书标签:

• 光通信
• 光码分多址
• 编码理论
• 信息论
• 无线通信
• 信号处理
• 通信工程
• 多址接入
• 光纤通信
• 网络安全

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302312529

版次：1

商品编码：11235261

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-05-01

用纸：胶版纸

页数：320

字数：442000

正文语种：中文

内容简介

　　《光码分多址编码理论与应用》系统、深入、全面地论述光码分多址（OCDMA）的光编/解码的理论与实现技术、系统和应用，充分反映了OCDMA光编/解码理论和应用的最新研究成果。全书共5章，内容包括OCDMA概述、一维OCDMA码、二维和三维OCDMA码、OCDMA光编/解码技术及其实现以及OCDMA技术的应用。《光码分多址编码理论与应用》可以作为信息与通信、电子与信息、光信息技术、光学工程等专业的高年级本科生和研究生的教材，还可供从事通信、网络研发和管理的工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 光纤通信系统和网络的演进
1.2 0CDMA的特点、系统分类和关键技术与应用
1.2.1 0CDMA技术的特点
1.2.2 0CDMA系统的分类
1.2.3 0CDMA的关键技术与应用
1.3 0CDMA技术的发展和典型的实验系统
1.4 本书主要内容
参考文献

第2章 一维OCDMA码
2.1 引言
2.2 等重对称光正交码
2.2.1 等重对称光正交码的定义
2.2.2 等重对称光正交码的容量
2.2.3 等重对称光正交码的构造方法
2.3 等重非对称光正交码
2.3.1 等重非对称光正交码的定义
2.3.2 等重非对称光正交码的容量的界
2.3.3 等重非对称光正交码（N，W，2，1）的构造
2.4 变重光正交码
2.4.1 变重光正交码的定义
2.4.2 变重光正交码的容量的界
2.4.3 变重光正交码的构造
2.5 素数码
2.5.1 基本素数码
2.5.2 扩展素数码
2.5.3 修正素数码
2.5.4 2素数码
2.6 二次同余码
2.6.1 基本二次同余码
2.6.2 扩展二次同余码
2.6.3 同步二次同余码
2.7 立方同余码
2.8 双极码和四相位码
2.8.1 m序列
2.8.2 Gold序列
2.8.3 准最优四相位码
2.8.4 二相位Gold码和准最优四相位码的性能比较
2.8.5 Walsh-Hadamard码
2.9 本章小结
参考文献

第3章 二维和三维OCDMA码
3.1 引言
3.2 多波长光正交码
3.2.1 基于一维OOC的MWOOC的构造方法
3.2.2 MWOOC的二维构造方法
3.2.3 几种MWOOC的误码性能分析
3.3 二维PC/PC码
3.4 二维PC/EQCC码
3.5 二维OOC/PC码
3.6 二维PC/OOC码
3.7 二维OCFHC/OOC码
3.7.1 二维OCFHC/OOC码的构造
3.7.2 二维OCFHC/OOC码的性能
3.8 二维B/UOCDMA码
3.9 二维B/BOCDMA码
3.9.1 二维B/B码的构造
3.9.2 二维B/B码的容量
……

第4章 OCDMA光编/解码技术及其实现
第5章 OCDMA技术的应用

前言/序言

　　全光网能面向客户和业务，实现数据在光域的高速传输、路由和交换，对数据速率、调制格式和协议透明，增加了网络的灵活性和功能，以满足未来人们对网络的需求。光码分多址（OCDMA）是实现全光网大有希望的技术之一，能潜在地利用光纤中还未采用的带宽和发挥无线电CDMA的优势，如用户异步随机接入，灵活有效地共享频谱、时间和空间等资源，抗干扰和抗窃听等。
　　OCDMA是一种复用和组网技术，采用简单、实现成本低的无源光器件进行光编／解码，无须任何光逻辑和光缓存器件，实现信号的复用、路由和交换，具有随机异步接入、管理简单、组网灵活、与波分复用（WDM）和时分复用（TDM）的兼容性好、适合突发业务、能实现多业务和多服务质量、一定程度的信息传输安全性等优点，是实现光接入网和光城域网的组网和骨干网上实现光信号的复用和标记交换的重要技术。它的首次提出和第一个原理性实验演示至今已有20多年的历史，但由于过去人们对信息还没有那么强烈的需求和通信网络的发展规模有限，因此，对网络的功能要求不高，同时WDM的采用，为传送网提供了高速数据传送管道和波长链路级交换，能满足当时人们对网络功能的需求，因此，使OCDMA技术一直处于光通信研究的主流之外。随着知识经济的到来，使人们对信息的强烈需求和互联网（Internet）的广泛蔓延，传送网与接入网的业务提供能力之间的不协调到了愈演愈烈的程度，同时数据骨干网也存在电子瓶颈或业务粒度不灵活、低效等问题，解决这些问题，WDM和TDM已显得力不从心，而OCDMA技术的高度灵活性和与WDM和TDM之间的良好的互补能力重新得到人们的关注。同时，由于光器件技术特别是光子集成技术的飞速进步，使对OCDMA技术的全方位研究成为热点，推动了OCDMA的发展进程。
　　OCDMA是光域里的扩频通信方式。按照扩频方式的不同，OCDMA分为直接序列（DS）扩频编码、谱编码（FE）、跳频／扩时（FH/TS）编码、空间编码（SE）和多维混合编码（HMDE）5种方式，其中直接序列扩频编码又分为时间幅度编码和时间相位编码两种方式，谱编码又分为谱幅度编码和谱相位编码两种方式，其中幅度编码属于非相干OCDMA，而相位编码属于相干OCDMA。相干和非相干是按编码时光信号叠加的形式不同来区分的，前者是利用光场的相位，后者是利用光信号的强度。
　　OCDMA技术的众多优点和人们对下一代光网络功能的新需求，使得OCDMA技术具有广阔的应用前景。但要推动OCDMA的实用化，仍需要广大研究人员付出艰辛的努力。本书对于OCDMA的光编／解码的系统理论和实现技术进行了系统的论述，充分反映了OCDMA光编／解码理论和应用的最新研究成果。本书对于信息与通信、电子与信息、光信息技术、光学工程等专业的高年级本科生和研究生打下扎实的理论基础和选择研究课题，对于从事通信和网络研发和管理的工程技术人员都是一本很有价值的教材和参考书。
　　在本书的撰写过程中，硕士研究生孙淑蓉、梁巍、覃丽巧、马乐、徐林荟和樊青青做了大量的仿真和实验工作，博士生赵清春帮助查找资料，作者在此对他们的贡献表示感谢！同时，还要感谢本书引用文献的作者们的慷慨支持。
　　特别感谢国家自然科学基金委多年来对作者所在课题组的一贯支持，感谢深圳大学的杨淑雯教授、中山大学的张光昭教授、北京大学的吴德明教授、谢麟振教授、徐安士教授、王子宇教授和英国南安普敦大学光电子研究中心副主任、英国皇家工程院院士DavidJ.Richardson教授，对作者在OCDMA领域的研究工作的精心指导和支持，以及提供了良好的科研条件和学术交流氛围，为本书的完成创造了良好的条件。

《光码分多址编码理论与应用》 内容概要 本书深入剖析了光码分多址（Optical Code Division Multiple Access, OCDMA）的核心理论，并详细阐述了其在现代通信系统中的实际应用。作者从基础的光学通信原理出发，逐步深入到OCDMA系统的关键技术，涵盖了从信源编码、扩频编码、光信号调制解调，到系统性能分析、干扰抑制以及实际网络部署等各个层面。本书旨在为读者提供一个全面、系统且深入的OCDMA知识体系，帮助研究人员、工程师和学生理解其原理、掌握其设计方法，并洞察其未来的发展趋势。 第一部分：OCDMA基础理论 第一章：光通信系统回顾与OCDMA的诞生 本章首先回顾了光通信系统的基本原理，包括光信号的产生、传输、接收和调制解调等关键环节。在此基础上，详细介绍了传统频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）的局限性，引出了码分多址（CDMA）的概念，并着重分析了CDMA在光域实现的必要性和优势。通过对现有光通信技术瓶颈的分析，本书阐述了OCDMA技术应运而生的背景，并初步勾勒了其作为一种新型多址接入技术在未来光网络中的潜在角色。 第二章：OCDMA系统模型与基本概念 本章构建了OCDMA系统的通用模型，详细解析了系统的各个组成部分，包括用户端的光码发生器、光调制器、光解调器、光码相关器以及中心节点的解扩和解码模块。在此基础上，本书引入并深入解释了OCDMA系统中的一系列核心概念，例如： 码字（Codeword）： 光域中代表用户身份的独特光信号序列，其长度、周期、码片（Chip）结构等均是关键参数。 码片（Chip）： 构成码字的基本单元，可以是光脉冲的出现或消失、偏振状态、相位等。 扩频（Spreading）： 将原始数据比特映射为具有更高码片率的光码字的过程，以实现用户间的正交性或近乎正交性。 复用（Multiplexing）： 将多个用户的光信号在同一光纤中共享传输的技术。 多址（Multiple Access）： 允许多个用户共享同一通信媒介的访问机制。 正交性（Orthogonality）： 理想情况下，不同用户的码字之间在接收端具有零或极小的相关性，从而避免了用户间的干扰。 第三章：光码的设计与生成 本章是OCDMA理论的核心，详细探讨了各种类型光码的设计原则、生成方法和性能特点。重点介绍了以下几类光码： 伪随机序列（PN Sequences）的衍生物： 如m序列、Gold序列等，虽然在电子域广泛应用，但直接用于光域存在挑战，本书分析了其在光域的适配和优化。 光学有限脉冲响应（OFIR）码： 专门为光域设计的码字，强调其在光纤中的无色散传输特性。 大相位码（Large Alphabet Phase Codes, LAPCs）： 利用多相位作为码片信息，显著提高了码字空间的利用率。 周期性光学码（Periodic Optical Codes）： 如全相位码（APCs）、加权全相位码（WAPCs）等，分析了它们的构造方法、自相关和互相关函数性质，以及在不同OCDMA系统模型下的适用性。 非周期性光学码（Aperiodic Optical Codes）： 探讨了如何设计具有良好相关性的非周期码，以应对实际系统中可能出现的码同步问题。 码字设计中的关键指标： 如码字长度、码片率、相关性（自相关峰值、互相关旁瓣）、完备集（Completeness）和近似完备集（Approximate Completeness）等，并分析了这些指标对系统性能的影响。 第四章：光信号调制与解调技术 本章详细介绍了在OCDMA系统中实现信息传输和接收所需的各种光信号调制与解调技术。 光调制技术： 强度调制（Intensity Modulation, IM）： 最基本的调制方式，分析了其在OCDMA系统中的实现和局限性。 相位调制（Phase Modulation, PM）： 利用光信号的相位变化来携带信息，详细介绍了各种相位调制方案，如BPSK、QPSK等在OCDMA中的应用。 偏振调制（Polarization Modulation, PolM）： 利用光信号的偏振状态变化来携带信息，探讨了其与码字生成的结合。 频率/波长调制（Frequency/Wavelength Modulation, FM/WM）： 分析了如何将不同用户的信号映射到不同的频率或波长上，并与码分复用结合。 光解调与检测技术： 光学相关器（Optical Correlator）： OCDMA系统的核心组件，用于实现扩频和解扩。本书详细介绍了不同类型光学相关器的原理，包括基于非线性光学效应、干涉仪、光栅衍射等。 相关接收（Correlated Receiver）： 基于光学相关器的接收机模型，分析其工作原理和性能。 相干检测（Coherent Detection）： 与本地振荡器进行混频，以获得更高的灵敏度。 非相干检测（Non-coherent Detection）： 接收信号能量的检测，相对简单但灵敏度较低。 判决器（Decision Maker）： 根据检测到的信号幅度或相位信息进行比特判决。 第二部分：OCDMA系统性能与优化 第五章：OCDMA系统性能分析 本章深入探讨了OCDMA系统的关键性能指标，并分析影响这些指标的各种因素。 系统容量（System Capacity）： 在给定的误码率要求下，系统能够支持的用户数量。 误码率（Bit Error Rate, BER）： 系统传输错误比特的概率，是衡量系统可靠性的重要指标。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）： 信号功率与噪声功率之比，直接影响着系统的性能。 用户间干扰（Multiple Access Interference, MAI）： 不同用户信号在接收端产生的干扰，是OCDMA系统面临的主要挑战。本书详细分析了MAI的来源、特性以及不同码字对MAI的影响。 系统损耗（System Loss）： 包括光器件损耗、连接损耗、码匹配损耗等。 性能评估模型： 建立了基于统计学和概率论的系统性能评估模型，如高斯近似模型、拉普拉斯近似模型等，并分析了其适用范围。 第六章：干扰抑制技术 鉴于用户间干扰（MAI）是OCDMA系统性能的主要瓶颈，本章专门探讨了各种有效的干扰抑制技术。 基于码字设计的抑制： 选择具有优良互相关特性的码字，最大程度地降低MAI。 基于接收机设计的抑制： 阈值检测（Threshold Detection）： 通过设置适当的判决阈值来区分信号和噪声/干扰。 最优多用户检测（Optimal Multi-user Detection, MUD）： 理论上能完全消除MAI，但计算复杂度高，本书讨论了其在光域的实现可行性和局限性。 线性多用户检测（Linear MUD）： 如最小均方误差（MMSE）检测，在降低复杂度的同时有效抑制MAI。 非线性多用户检测： 如串行干扰消除（SIC）、并行干扰消除（PIC）等，通过迭代方式逐步消除干扰。 利用光器件的特性进行抑制： 如利用非线性光学器件的饱和效应来抑制强干扰信号。 集成化与波长/偏振复用结合的干扰抑制。 第七章：OCDMA网络的结构与协议 本章将OCDMA技术从单用户、单链路的层面扩展到网络层面，探讨了OCDMA网络的设计、组网方式以及相关的通信协议。 OCDMA网络拓扑： 如星型、环型、树型、网状型等，分析了不同拓扑结构在OCDMA网络中的适用性。 组播（Multicast）与广播（Broadcast）的实现： 如何在OCDMA网络中高效地实现多播和广播功能。 资源分配与调度： 如何有效地分配光码资源，避免码字冲突，并提高网络利用率。 网络管理与控制： 包括用户接入、链路监控、故障诊断等。 与现有网络的融合： 如何将OCDMA网络与SDH/SONET、以太网等现有网络进行互联互通。 服务质量（QoS）保证： 如何在OCDMA网络中为不同业务提供差异化的服务质量。 第三部分：OCDMA的应用与未来展望 第八章：OCDMA的关键应用领域 本章详细介绍了OCDMA技术在各个领域的具体应用，展示了其巨大的潜力和实际价值。 光接入网（Optical Access Networks）： 在FTTx（Fiber to the X）网络中，OCDMA可以提供高带宽、低成本的光纤接入解决方案。 城域网（Metropolitan Area Networks, MANs）： 为满足日益增长的带宽需求，OCDMA可用于构建高效的城域网骨干和接入层。 数据中心互连（Data Center Interconnects, DCIs）： 高带宽、低延迟的光连接对于数据中心至关重要，OCDMA可提供可扩展的解决方案。 无线光通信（Wireless Optical Communication）： 如自由空间光通信（Free Space Optics, FSO）和可见光通信（Visible Light Communication, VLC），OCDMA可提高频谱利用率和抗干扰能力。 传感器网络（Sensor Networks）： 在需要大量数据采集和传输的分布式传感器网络中，OCDMA可提供一种有效的多址接入方式。 安全通信： OCDMA固有的安全特性使其在需要高安全性的通信场景中具有优势。 第九章：OCDMA的先进技术与研究方向 本章将目光投向OCDMA技术的未来发展，介绍了一些前沿技术和尚待研究的领域。 宽带OCDMA： 如何在更宽的频谱范围内实现高效的码分复用。 多维度OCDMA： 结合时域、频域、偏振域、波长域等多维度进行复用，以提高系统容量。 光存储与计算中的OCDMA应用。 基于新材料和新器件的OCDMA系统： 如超材料、硅光子等在OCDMA中的应用。 机器学习与人工智能在OCDMA中的应用： 用于码字设计、干扰预测和信号检测等。 智能光网络与软件定义光网络（SDON）中的OCDMA： 如何将OCDMA技术融入到智能化的光网络架构中。 混合光网络架构： OCDMA与WDM、TDM等技术的融合与协同。 第十章：总结与展望 本章对全书内容进行总结，回顾OCDMA技术的核心优势、面临的挑战以及未来的发展机遇。作者将基于前文的分析，对OCDMA技术在下一代光通信网络中的发展趋势进行预测，并提出进一步的研究方向和建议，以期为相关领域的学术研究和工程实践提供有益的指导。 本书的每一章节都力求理论严谨，逻辑清晰，并结合大量的数学推导和仿真分析。同时，书中也尽可能地穿插了实际工程中的案例和考量，使得读者在掌握理论知识的同时，也能对OCDMA技术的实际部署和应用有更直观的认识。通过阅读本书，读者将能够全面、深入地理解光码分多址编码理论的精髓，并掌握其在各种通信场景下的应用方法，为未来光通信技术的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本书的名称时，脑海中立刻浮现出关于信息传输的种种画面。光，作为最快的信使，被赋予了“码分多址”的使命，这本身就充满了想象空间。我猜测，书里会详细介绍如何将信息转换成一连串的光脉冲，并通过特定的编码方式，让不同的用户在同一条“光路上”进行通信，而又不至于混淆。这就像是在一条宽阔的河流上，每个船只都有自己独特的航行标记，能够在众多的船只中准确找到自己的目的地。我期待书中能够深入讲解“码分多址”的核心算法和原理，例如伪随机码序列的生成与应用，以及如何利用相关性来区分不同的信号。同时，我也对书中关于实际工程应用的介绍非常感兴趣，比如这项技术如何解决信号衰减、噪声干扰等问题，以及在网络带宽、传输速率等方面能达到怎样的水平。我希望这本书能够为我揭示光通信领域的一个重要技术分支，并且让我对信息安全和高效传输有更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，特别是“编码理论与应用”这几个字，立刻吸引了我。我一直对信息编码和传输的底层原理很感兴趣，而“光码分多址”这个词，听起来就充满了前沿科技的气息。我猜想，这本书会深入浅出地讲解如何将信息编码成光信号，并且利用这种独特的“码分多址”方式，实现高效、安全的通信。我特别期待书中能有详细的数学推导和算法分析，让我能够理解编码的精妙之处。同时，我也希望书中能够展示这项技术在实际中的广泛应用，例如在高速光网络、移动通信，甚至是未来的量子通信领域，它能发挥怎样的作用？如果书中能够提供一些具体的案例分析，介绍在不同应用场景下的性能表现和技术优势，那将非常有价值。我希望通过阅读这本书，能够对光通信技术有更深入的了解，并且能够理解编码在现代通信体系中的重要性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，有一种科技感和未来感，银色的字迹在深蓝的背景上闪烁，就像在夜空中划过的光信号。我拿到书的时候，就被它沉甸甸的分量和厚实的纸张所吸引，感觉是一本内容扎实的学术著作。书的排版也很清晰，章节划分合理，看上去学习起来应该很有条理。虽然我对“码分多址”这个概念并不熟悉，但封面上“编码理论与应用”这样的字眼，让我觉得这一定是在讲如何将信息进行编码，然后通过某种方式传递出去，这本身就充满了技术魅力。我脑海里想象着，也许书里会讲到很多复杂的数学公式，但同时也应该会配有大量的图表和实例，来帮助我们理解那些抽象的概念。我特别期待看到书中关于实际应用的章节，比如在通信系统中，这种编码方式是如何解决信号干扰、提高传输效率的，这对于我们日常使用的手机通信、无线网络等等，都有着至关重要的意义。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能引发读者对于信息技术发展的思考，或许还能看到一些前沿的研究方向和未来发展趋势的展望。总而言之，这本书给我的第一印象是专业、严谨，且充满了探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地来自于它所蕴含的“应用”二字。在我看来，任何理论的诞生，最终都是为了解决实际问题。这本书的标题中明确提到了“应用”，这让我对其产生了浓厚的兴趣。我希望书中能够详细阐述光码分多址技术在不同场景下的具体实现和优势，例如在军事通信、地下通信、水下通信，甚至是未来可能的光量子通信等领域，它能否提供比传统技术更优越的解决方案？我设想书中会包含大量的案例分析，从理论推导到原型设计，再到实际部署的整个流程，如果能有这样详尽的描述，那将极大地帮助我理解这项技术的实用价值。我尤其关注书中是否会探讨其与其他通信技术的融合与发展，比如与OFDM、MIMO等技术的结合，会带来怎样的性能提升。此外，对于一些可能存在的技术瓶颈和挑战，书中能否给出深入的分析和可能的应对策略，这对于从事相关领域研究或工程实践的人来说，具有非常重要的参考意义。我希望这本书能够成为一本连接理论与实践的桥梁，为读者提供可操作的指导和深刻的见解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题就像是打开了一扇通往信息世界深处的大门，让我对其中的奥秘充满了好奇。光码分多址，这个词本身就带有一种独特的韵味，仿佛是某种神秘的代码，能够将光信号进行精妙的划分和编码。我猜想，书里一定会深入探讨“码”的本质，以及如何利用光的特性来实现这种“分址”。这让我联想到许多科幻电影中的场景，信息如同光束般在空中穿梭，每个人都能在海量的信息流中找到属于自己的那一部分，而不会相互干扰。我希望书中能够详细解释背后的数学原理，例如如何构建正交码、如何进行解调，以及在复杂信道环境下，光码分多址的鲁棒性如何。同时，我也非常期待书中能展现这项技术在实际中的具体应用，例如在光纤通信、无线光通信，甚至是一些新兴的领域，如激光通信、卫星通信等。如果书中能够给出一些具体的性能指标对比，以及与其他技术的优劣分析，那将非常有说服力。我希望这本书能够让我对通信技术有一个全新的认识，并且激发我对信息编码和传输的浓厚兴趣。