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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OFDM12

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SNR96

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OFDM188

6.4.2相干检测光纤通信系统中的编码OFDM195

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OFDM285

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OFDM314

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OFDM319

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OFDM355

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