光碼分多址編碼理論與應用 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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殷洪璽 著

圖書標籤:

• 光通信
• 光碼分多址
• 編碼理論
• 信息論
• 無綫通信
• 信號處理
• 通信工程
• 多址接入
• 光縴通信
• 網絡安全

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302312529

版次：1

商品編碼：11235261

品牌：清華大學

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-05-01

用紙：膠版紙

頁數：320

字數：442000

正文語種：中文

內容簡介

　　《光碼分多址編碼理論與應用》係統、深入、全麵地論述光碼分多址（OCDMA）的光編/解碼的理論與實現技術、係統和應用，充分反映瞭OCDMA光編/解碼理論和應用的最新研究成果。全書共5章，內容包括OCDMA概述、一維OCDMA碼、二維和三維OCDMA碼、OCDMA光編/解碼技術及其實現以及OCDMA技術的應用。《光碼分多址編碼理論與應用》可以作為信息與通信、電子與信息、光信息技術、光學工程等專業的高年級本科生和研究生的教材，還可供從事通信、網絡研發和管理的工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 光縴通信係統和網絡的演進
1.2 0CDMA的特點、係統分類和關鍵技術與應用
1.2.1 0CDMA技術的特點
1.2.2 0CDMA係統的分類
1.2.3 0CDMA的關鍵技術與應用
1.3 0CDMA技術的發展和典型的實驗係統
1.4 本書主要內容
參考文獻

第2章 一維OCDMA碼
2.1 引言
2.2 等重對稱光正交碼
2.2.1 等重對稱光正交碼的定義
2.2.2 等重對稱光正交碼的容量
2.2.3 等重對稱光正交碼的構造方法
2.3 等重非對稱光正交碼
2.3.1 等重非對稱光正交碼的定義
2.3.2 等重非對稱光正交碼的容量的界
2.3.3 等重非對稱光正交碼（N，W，2，1）的構造
2.4 變重光正交碼
2.4.1 變重光正交碼的定義
2.4.2 變重光正交碼的容量的界
2.4.3 變重光正交碼的構造
2.5 素數碼
2.5.1 基本素數碼
2.5.2 擴展素數碼
2.5.3 修正素數碼
2.5.4 2素數碼
2.6 二次同餘碼
2.6.1 基本二次同餘碼
2.6.2 擴展二次同餘碼
2.6.3 同步二次同餘碼
2.7 立方同餘碼
2.8 雙極碼和四相位碼
2.8.1 m序列
2.8.2 Gold序列
2.8.3 準最優四相位碼
2.8.4 二相位Gold碼和準最優四相位碼的性能比較
2.8.5 Walsh-Hadamard碼
2.9 本章小結
參考文獻

第3章 二維和三維OCDMA碼
3.1 引言
3.2 多波長光正交碼
3.2.1 基於一維OOC的MWOOC的構造方法
3.2.2 MWOOC的二維構造方法
3.2.3 幾種MWOOC的誤碼性能分析
3.3 二維PC/PC碼
3.4 二維PC/EQCC碼
3.5 二維OOC/PC碼
3.6 二維PC/OOC碼
3.7 二維OCFHC/OOC碼
3.7.1 二維OCFHC/OOC碼的構造
3.7.2 二維OCFHC/OOC碼的性能
3.8 二維B/UOCDMA碼
3.9 二維B/BOCDMA碼
3.9.1 二維B/B碼的構造
3.9.2 二維B/B碼的容量
……

第4章 OCDMA光編/解碼技術及其實現
第5章 OCDMA技術的應用

前言/序言

　　全光網能麵嚮客戶和業務，實現數據在光域的高速傳輸、路由和交換，對數據速率、調製格式和協議透明，增加瞭網絡的靈活性和功能，以滿足未來人們對網絡的需求。光碼分多址（OCDMA）是實現全光網大有希望的技術之一，能潛在地利用光縴中還未采用的帶寬和發揮無綫電CDMA的優勢，如用戶異步隨機接入，靈活有效地共享頻譜、時間和空間等資源，抗乾擾和抗竊聽等。
　　OCDMA是一種復用和組網技術，采用簡單、實現成本低的無源光器件進行光編／解碼，無須任何光邏輯和光緩存器件，實現信號的復用、路由和交換，具有隨機異步接入、管理簡單、組網靈活、與波分復用（WDM）和時分復用（TDM）的兼容性好、適閤突發業務、能實現多業務和多服務質量、一定程度的信息傳輸安全性等優點，是實現光接入網和光城域網的組網和骨乾網上實現光信號的復用和標記交換的重要技術。它的首次提齣和第一個原理性實驗演示至今已有20多年的曆史，但由於過去人們對信息還沒有那麼強烈的需求和通信網絡的發展規模有限，因此，對網絡的功能要求不高，同時WDM的采用，為傳送網提供瞭高速數據傳送管道和波長鏈路級交換，能滿足當時人們對網絡功能的需求，因此，使OCDMA技術一直處於光通信研究的主流之外。隨著知識經濟的到來，使人們對信息的強烈需求和互聯網（Internet）的廣泛蔓延，傳送網與接入網的業務提供能力之間的不協調到瞭愈演愈烈的程度，同時數據骨乾網也存在電子瓶頸或業務粒度不靈活、低效等問題，解決這些問題，WDM和TDM已顯得力不從心，而OCDMA技術的高度靈活性和與WDM和TDM之間的良好的互補能力重新得到人們的關注。同時，由於光器件技術特彆是光子集成技術的飛速進步，使對OCDMA技術的全方位研究成為熱點，推動瞭OCDMA的發展進程。
　　OCDMA是光域裏的擴頻通信方式。按照擴頻方式的不同，OCDMA分為直接序列（DS）擴頻編碼、譜編碼（FE）、跳頻／擴時（FH/TS）編碼、空間編碼（SE）和多維混閤編碼（HMDE）5種方式，其中直接序列擴頻編碼又分為時間幅度編碼和時間相位編碼兩種方式，譜編碼又分為譜幅度編碼和譜相位編碼兩種方式，其中幅度編碼屬於非相乾OCDMA，而相位編碼屬於相乾OCDMA。相乾和非相乾是按編碼時光信號疊加的形式不同來區分的，前者是利用光場的相位，後者是利用光信號的強度。
　　OCDMA技術的眾多優點和人們對下一代光網絡功能的新需求，使得OCDMA技術具有廣闊的應用前景。但要推動OCDMA的實用化，仍需要廣大研究人員付齣艱辛的努力。本書對於OCDMA的光編／解碼的係統理論和實現技術進行瞭係統的論述，充分反映瞭OCDMA光編／解碼理論和應用的最新研究成果。本書對於信息與通信、電子與信息、光信息技術、光學工程等專業的高年級本科生和研究生打下紮實的理論基礎和選擇研究課題，對於從事通信和網絡研發和管理的工程技術人員都是一本很有價值的教材和參考書。
　　在本書的撰寫過程中，碩士研究生孫淑蓉、梁巍、覃麗巧、馬樂、徐林薈和樊青青做瞭大量的仿真和實驗工作，博士生趙清春幫助查找資料，作者在此對他們的貢獻錶示感謝！同時，還要感謝本書引用文獻的作者們的慷慨支持。
　　特彆感謝國傢自然科學基金委多年來對作者所在課題組的一貫支持，感謝深圳大學的楊淑雯教授、中山大學的張光昭教授、北京大學的吳德明教授、謝麟振教授、徐安士教授、王子宇教授和英國南安普敦大學光電子研究中心副主任、英國皇傢工程院院士DavidJ.Richardson教授，對作者在OCDMA領域的研究工作的精心指導和支持，以及提供瞭良好的科研條件和學術交流氛圍，為本書的完成創造瞭良好的條件。

《光碼分多址編碼理論與應用》 內容概要 本書深入剖析瞭光碼分多址（Optical Code Division Multiple Access, OCDMA）的核心理論，並詳細闡述瞭其在現代通信係統中的實際應用。作者從基礎的光學通信原理齣發，逐步深入到OCDMA係統的關鍵技術，涵蓋瞭從信源編碼、擴頻編碼、光信號調製解調，到係統性能分析、乾擾抑製以及實際網絡部署等各個層麵。本書旨在為讀者提供一個全麵、係統且深入的OCDMA知識體係，幫助研究人員、工程師和學生理解其原理、掌握其設計方法，並洞察其未來的發展趨勢。 第一部分：OCDMA基礎理論 第一章：光通信係統迴顧與OCDMA的誕生 本章首先迴顧瞭光通信係統的基本原理，包括光信號的産生、傳輸、接收和調製解調等關鍵環節。在此基礎上，詳細介紹瞭傳統頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）的局限性，引齣瞭碼分多址（CDMA）的概念，並著重分析瞭CDMA在光域實現的必要性和優勢。通過對現有光通信技術瓶頸的分析，本書闡述瞭OCDMA技術應運而生的背景，並初步勾勒瞭其作為一種新型多址接入技術在未來光網絡中的潛在角色。 第二章：OCDMA係統模型與基本概念 本章構建瞭OCDMA係統的通用模型，詳細解析瞭係統的各個組成部分，包括用戶端的光碼發生器、光調製器、光解調器、光碼相關器以及中心節點的解擴和解碼模塊。在此基礎上，本書引入並深入解釋瞭OCDMA係統中的一係列核心概念，例如： 碼字（Codeword）： 光域中代錶用戶身份的獨特光信號序列，其長度、周期、碼片（Chip）結構等均是關鍵參數。 碼片（Chip）： 構成碼字的基本單元，可以是光脈衝的齣現或消失、偏振狀態、相位等。 擴頻（Spreading）： 將原始數據比特映射為具有更高碼片率的光碼字的過程，以實現用戶間的正交性或近乎正交性。 復用（Multiplexing）： 將多個用戶的光信號在同一光縴中共享傳輸的技術。 多址（Multiple Access）： 允許多個用戶共享同一通信媒介的訪問機製。 正交性（Orthogonality）： 理想情況下，不同用戶的碼字之間在接收端具有零或極小的相關性，從而避免瞭用戶間的乾擾。 第三章：光碼的設計與生成 本章是OCDMA理論的核心，詳細探討瞭各種類型光碼的設計原則、生成方法和性能特點。重點介紹瞭以下幾類光碼： 僞隨機序列（PN Sequences）的衍生物： 如m序列、Gold序列等，雖然在電子域廣泛應用，但直接用於光域存在挑戰，本書分析瞭其在光域的適配和優化。 光學有限脈衝響應（OFIR）碼： 專門為光域設計的碼字，強調其在光縴中的無色散傳輸特性。 大相位碼（Large Alphabet Phase Codes, LAPCs）： 利用多相位作為碼片信息，顯著提高瞭碼字空間的利用率。 周期性光學碼（Periodic Optical Codes）： 如全相位碼（APCs）、加權全相位碼（WAPCs）等，分析瞭它們的構造方法、自相關和互相關函數性質，以及在不同OCDMA係統模型下的適用性。 非周期性光學碼（Aperiodic Optical Codes）： 探討瞭如何設計具有良好相關性的非周期碼，以應對實際係統中可能齣現的碼同步問題。 碼字設計中的關鍵指標： 如碼字長度、碼片率、相關性（自相關峰值、互相關旁瓣）、完備集（Completeness）和近似完備集（Approximate Completeness）等，並分析瞭這些指標對係統性能的影響。 第四章：光信號調製與解調技術 本章詳細介紹瞭在OCDMA係統中實現信息傳輸和接收所需的各種光信號調製與解調技術。 光調製技術： 強度調製（Intensity Modulation, IM）： 最基本的調製方式，分析瞭其在OCDMA係統中的實現和局限性。 相位調製（Phase Modulation, PM）： 利用光信號的相位變化來攜帶信息，詳細介紹瞭各種相位調製方案，如BPSK、QPSK等在OCDMA中的應用。 偏振調製（Polarization Modulation, PolM）： 利用光信號的偏振狀態變化來攜帶信息，探討瞭其與碼字生成的結閤。 頻率/波長調製（Frequency/Wavelength Modulation, FM/WM）： 分析瞭如何將不同用戶的信號映射到不同的頻率或波長上，並與碼分復用結閤。 光解調與檢測技術： 光學相關器（Optical Correlator）： OCDMA係統的核心組件，用於實現擴頻和解擴。本書詳細介紹瞭不同類型光學相關器的原理，包括基於非綫性光學效應、乾涉儀、光柵衍射等。 相關接收（Correlated Receiver）： 基於光學相關器的接收機模型，分析其工作原理和性能。 相乾檢測（Coherent Detection）： 與本地振蕩器進行混頻，以獲得更高的靈敏度。 非相乾檢測（Non-coherent Detection）： 接收信號能量的檢測，相對簡單但靈敏度較低。 判決器（Decision Maker）： 根據檢測到的信號幅度或相位信息進行比特判決。 第二部分：OCDMA係統性能與優化 第五章：OCDMA係統性能分析 本章深入探討瞭OCDMA係統的關鍵性能指標，並分析影響這些指標的各種因素。 係統容量（System Capacity）： 在給定的誤碼率要求下，係統能夠支持的用戶數量。 誤碼率（Bit Error Rate, BER）： 係統傳輸錯誤比特的概率，是衡量係統可靠性的重要指標。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）： 信號功率與噪聲功率之比，直接影響著係統的性能。 用戶間乾擾（Multiple Access Interference, MAI）： 不同用戶信號在接收端産生的乾擾，是OCDMA係統麵臨的主要挑戰。本書詳細分析瞭MAI的來源、特性以及不同碼字對MAI的影響。 係統損耗（System Loss）： 包括光器件損耗、連接損耗、碼匹配損耗等。 性能評估模型： 建立瞭基於統計學和概率論的係統性能評估模型，如高斯近似模型、拉普拉斯近似模型等，並分析瞭其適用範圍。 第六章：乾擾抑製技術 鑒於用戶間乾擾（MAI）是OCDMA係統性能的主要瓶頸，本章專門探討瞭各種有效的乾擾抑製技術。 基於碼字設計的抑製： 選擇具有優良互相關特性的碼字，最大程度地降低MAI。 基於接收機設計的抑製： 閾值檢測（Threshold Detection）： 通過設置適當的判決閾值來區分信號和噪聲/乾擾。 最優多用戶檢測（Optimal Multi-user Detection, MUD）： 理論上能完全消除MAI，但計算復雜度高，本書討論瞭其在光域的實現可行性和局限性。 綫性多用戶檢測（Linear MUD）： 如最小均方誤差（MMSE）檢測，在降低復雜度的同時有效抑製MAI。 非綫性多用戶檢測： 如串行乾擾消除（SIC）、並行乾擾消除（PIC）等，通過迭代方式逐步消除乾擾。 利用光器件的特性進行抑製： 如利用非綫性光學器件的飽和效應來抑製強乾擾信號。 集成化與波長/偏振復用結閤的乾擾抑製。 第七章：OCDMA網絡的結構與協議 本章將OCDMA技術從單用戶、單鏈路的層麵擴展到網絡層麵，探討瞭OCDMA網絡的設計、組網方式以及相關的通信協議。 OCDMA網絡拓撲： 如星型、環型、樹型、網狀型等，分析瞭不同拓撲結構在OCDMA網絡中的適用性。 組播（Multicast）與廣播（Broadcast）的實現： 如何在OCDMA網絡中高效地實現多播和廣播功能。 資源分配與調度： 如何有效地分配光碼資源，避免碼字衝突，並提高網絡利用率。 網絡管理與控製： 包括用戶接入、鏈路監控、故障診斷等。 與現有網絡的融閤： 如何將OCDMA網絡與SDH/SONET、以太網等現有網絡進行互聯互通。 服務質量（QoS）保證： 如何在OCDMA網絡中為不同業務提供差異化的服務質量。 第三部分：OCDMA的應用與未來展望 第八章：OCDMA的關鍵應用領域 本章詳細介紹瞭OCDMA技術在各個領域的具體應用，展示瞭其巨大的潛力和實際價值。 光接入網（Optical Access Networks）： 在FTTx（Fiber to the X）網絡中，OCDMA可以提供高帶寬、低成本的光縴接入解決方案。 城域網（Metropolitan Area Networks, MANs）： 為滿足日益增長的帶寬需求，OCDMA可用於構建高效的城域網骨乾和接入層。 數據中心互連（Data Center Interconnects, DCIs）： 高帶寬、低延遲的光連接對於數據中心至關重要，OCDMA可提供可擴展的解決方案。 無綫光通信（Wireless Optical Communication）： 如自由空間光通信（Free Space Optics, FSO）和可見光通信（Visible Light Communication, VLC），OCDMA可提高頻譜利用率和抗乾擾能力。 傳感器網絡（Sensor Networks）： 在需要大量數據采集和傳輸的分布式傳感器網絡中，OCDMA可提供一種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場景中具有優勢。 第九章：OCDMA的先進技術與研究方嚮 本章將目光投嚮OCDMA技術的未來發展，介紹瞭一些前沿技術和尚待研究的領域。 寬帶OCDMA： 如何在更寬的頻譜範圍內實現高效的碼分復用。 多維度OCDMA： 結閤時域、頻域、偏振域、波長域等多維度進行復用，以提高係統容量。 光存儲與計算中的OCDMA應用。 基於新材料和新器件的OCDMA係統： 如超材料、矽光子等在OCDMA中的應用。 機器學習與人工智能在OCDMA中的應用： 用於碼字設計、乾擾預測和信號檢測等。 智能光網絡與軟件定義光網絡（SDON）中的OCDMA： 如何將OCDMA技術融入到智能化的光網絡架構中。 混閤光網絡架構： OCDMA與WDM、TDM等技術的融閤與協同。 第十章：總結與展望 本章對全書內容進行總結，迴顧OCDMA技術的核心優勢、麵臨的挑戰以及未來的發展機遇。作者將基於前文的分析，對OCDMA技術在下一代光通信網絡中的發展趨勢進行預測，並提齣進一步的研究方嚮和建議，以期為相關領域的學術研究和工程實踐提供有益的指導。 本書的每一章節都力求理論嚴謹，邏輯清晰，並結閤大量的數學推導和仿真分析。同時，書中也盡可能地穿插瞭實際工程中的案例和考量，使得讀者在掌握理論知識的同時，也能對OCDMA技術的實際部署和應用有更直觀的認識。通過閱讀本書，讀者將能夠全麵、深入地理解光碼分多址編碼理論的精髓，並掌握其在各種通信場景下的應用方法，為未來光通信技術的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期待，更多地來自於它所蘊含的“應用”二字。在我看來，任何理論的誕生，最終都是為瞭解決實際問題。這本書的標題中明確提到瞭“應用”，這讓我對其産生瞭濃厚的興趣。我希望書中能夠詳細闡述光碼分多址技術在不同場景下的具體實現和優勢，例如在軍事通信、地下通信、水下通信，甚至是未來可能的光量子通信等領域，它能否提供比傳統技術更優越的解決方案？我設想書中會包含大量的案例分析，從理論推導到原型設計，再到實際部署的整個流程，如果能有這樣詳盡的描述，那將極大地幫助我理解這項技術的實用價值。我尤其關注書中是否會探討其與其他通信技術的融閤與發展，比如與OFDM、MIMO等技術的結閤，會帶來怎樣的性能提升。此外，對於一些可能存在的技術瓶頸和挑戰，書中能否給齣深入的分析和可能的應對策略，這對於從事相關領域研究或工程實踐的人來說，具有非常重要的參考意義。我希望這本書能夠成為一本連接理論與實踐的橋梁，為讀者提供可操作的指導和深刻的見解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題，特彆是“編碼理論與應用”這幾個字，立刻吸引瞭我。我一直對信息編碼和傳輸的底層原理很感興趣，而“光碼分多址”這個詞，聽起來就充滿瞭前沿科技的氣息。我猜想，這本書會深入淺齣地講解如何將信息編碼成光信號，並且利用這種獨特的“碼分多址”方式，實現高效、安全的通信。我特彆期待書中能有詳細的數學推導和算法分析，讓我能夠理解編碼的精妙之處。同時，我也希望書中能夠展示這項技術在實際中的廣泛應用，例如在高速光網絡、移動通信，甚至是未來的量子通信領域，它能發揮怎樣的作用？如果書中能夠提供一些具體的案例分析，介紹在不同應用場景下的性能錶現和技術優勢，那將非常有價值。我希望通過閱讀這本書，能夠對光通信技術有更深入的瞭解，並且能夠理解編碼在現代通信體係中的重要性。

評分☆☆☆☆☆

當我看到這本書的名稱時，腦海中立刻浮現齣關於信息傳輸的種種畫麵。光，作為最快的信使，被賦予瞭“碼分多址”的使命，這本身就充滿瞭想象空間。我猜測，書裏會詳細介紹如何將信息轉換成一連串的光脈衝，並通過特定的編碼方式，讓不同的用戶在同一條“光路上”進行通信，而又不至於混淆。這就像是在一條寬闊的河流上，每個船隻都有自己獨特的航行標記，能夠在眾多的船隻中準確找到自己的目的地。我期待書中能夠深入講解“碼分多址”的核心算法和原理，例如僞隨機碼序列的生成與應用，以及如何利用相關性來區分不同的信號。同時，我也對書中關於實際工程應用的介紹非常感興趣，比如這項技術如何解決信號衰減、噪聲乾擾等問題，以及在網絡帶寬、傳輸速率等方麵能達到怎樣的水平。我希望這本書能夠為我揭示光通信領域的一個重要技術分支，並且讓我對信息安全和高效傳輸有更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題就像是打開瞭一扇通往信息世界深處的大門，讓我對其中的奧秘充滿瞭好奇。光碼分多址，這個詞本身就帶有一種獨特的韻味，仿佛是某種神秘的代碼，能夠將光信號進行精妙的劃分和編碼。我猜想，書裏一定會深入探討“碼”的本質，以及如何利用光的特性來實現這種“分址”。這讓我聯想到許多科幻電影中的場景，信息如同光束般在空中穿梭，每個人都能在海量的信息流中找到屬於自己的那一部分，而不會相互乾擾。我希望書中能夠詳細解釋背後的數學原理，例如如何構建正交碼、如何進行解調，以及在復雜信道環境下，光碼分多址的魯棒性如何。同時，我也非常期待書中能展現這項技術在實際中的具體應用，例如在光縴通信、無綫光通信，甚至是一些新興的領域，如激光通信、衛星通信等。如果書中能夠給齣一些具體的性能指標對比，以及與其他技術的優劣分析，那將非常有說服力。我希望這本書能夠讓我對通信技術有一個全新的認識，並且激發我對信息編碼和傳輸的濃厚興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺吸引人的，有一種科技感和未來感，銀色的字跡在深藍的背景上閃爍，就像在夜空中劃過的光信號。我拿到書的時候，就被它沉甸甸的分量和厚實的紙張所吸引，感覺是一本內容紮實的學術著作。書的排版也很清晰，章節劃分閤理，看上去學習起來應該很有條理。雖然我對“碼分多址”這個概念並不熟悉，但封麵上“編碼理論與應用”這樣的字眼，讓我覺得這一定是在講如何將信息進行編碼，然後通過某種方式傳遞齣去，這本身就充滿瞭技術魅力。我腦海裏想象著，也許書裏會講到很多復雜的數學公式，但同時也應該會配有大量的圖錶和實例，來幫助我們理解那些抽象的概念。我特彆期待看到書中關於實際應用的章節，比如在通信係統中，這種編碼方式是如何解決信號乾擾、提高傳輸效率的，這對於我們日常使用的手機通信、無綫網絡等等，都有著至關重要的意義。我希望這本書不僅僅是理論的堆砌，更能引發讀者對於信息技術發展的思考，或許還能看到一些前沿的研究方嚮和未來發展趨勢的展望。總而言之，這本書給我的第一印象是專業、嚴謹，且充滿瞭探索的樂趣。