基于数字信号处理的光纤通信技术(第一卷):单载波信号传输 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书主要介绍了高速光纤通信技术中的数字信号处理技术的原理和在系统中的应用。主要内容包括在高速光纤长距离传输系统中的基于相干光探测和在城域网、局域网或数据中光互联中的短距离传输中的强度调制和直接检测系统中的数字信号处理技术。文章*后几章介绍了为了提高传输距离或增加传输容量所采用的概率整型、几何整形、神经网络、机器学习、KK相位恢复算法等新技术中的数字信号处理的新算法。总之本书是对近10年来高速光纤传输中的数字信号处理新技术的总结，对光纤通信系统中数字信号处理的原理及应用都有系统而又详细的介绍。

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状 

1.2.2国内研究现状

1.3本书内容和结构安排

1.3.1本书的研究内容和意义

1.3.2本书的结构安排

参考文献

第2章单载波先进调制格式

2.1调制格式概述

2.2光调制器

2.2.1相位调制器

2.2.2马赫曾德尔调制器

2.2.3IQ调制器

2.2.4电吸收光调制器

2.3单载波高阶调制

2.3.1QPSK实现方式

2.3.28PSK实现方式

2.3.38QAM实现方式

2.3.416QAM实现方式

2.3.5高阶QAM调制

2.3.6多维多阶调制格式比较研究

2.4软件定义光收发机 

2.4.1软件定义的多格式收发机

2.4.2软件定义的偏振转换的收发机

2.4.3自适应复用PON的软件定义收发器

2.5本章小结 

参考文献

第3章单载波相干光传输系统基本算法

3.1引言

3.2IQ不平衡补偿和正交归一化

3.3光纤色度色散补偿

3.3.1色散补偿概述

3.3.2色散补偿基本结构

3.3.3频域均衡算法

3.3.4时域均衡算法

3.4时钟恢复算法

3.5信道动态均衡算法与偏振解复用

3.5.1盲均衡的基本原理

3.5.2经典恒模算法

3.5.3针对偏振复用信号的恒模算法

3.5.4针对高阶非恒模调制的级联多模算法

3.5.5改进的级联多模算法

3.5.6独立成分分析

3.6载波恢复算法

3.6.1频率偏移补偿算法

3.6.2基于VV的频偏估计算法

3.6.3基于FFT的频偏估计算法

3.6.4基于四次方频偏估计算法

3.7相位补偿算法

3.7.1基于VV的相位补偿算法

3.7.2基于前馈的相位旋转相位补偿

3.7.3修正的VV相偏算法与似然相结合的恢复算法

3.7.4盲相位搜索算法及其改进算法

3.8算法演示与总结

参考文献

第4章准线性相干光传输系统与数字信号处理

4.1引言

4.2相干光传输系统的理论模型和损伤机理

4.3带限信号时域数字预均衡技术研究

4.3.1基于接收机端自适应均衡器的数字时域预均衡原理

4.3.2相干光通信系统的线性数字预均衡实现方法

4.3.3相干光通信时域数字预均衡仿真结果分析

4.3.4实验结果

4.4本章小结

参考文献

第5章高频谱效率超奈奎斯特波分复用系统研究

5.1引言

5.2超奈奎斯特信号多模盲均衡算法

5.2.1多模盲均衡算法的原理

5.2.2多模盲均衡算法的仿真结果分析

5.2.3多模盲均衡算法的实验对比研究

5.3四载波的数字超奈奎斯特信号产生与400Gbit/s传输

5.3.1数字超奈奎斯特信号产生的原理

5.3.2四载波512Gbit/s的SNWDM信号产生

与传输实验

5.4单载波110Gbaud的超奈奎斯特滤波信号的400Gbit/s

传输实验

5.4.120×440Gbit/s SNWDM长距离传输实验

5.4.210信道SNWDM信号在ROADM链路中的

传输实验

5.4.3基于128.8Gbaud PDMQPSK的单载波400Gbit/s信号

在陆地光纤链路中的传输实验

5.5本章小结

参考文献

第6章全光奈奎斯特信号产生与处理

6.1引言

6.2全光奈奎斯特脉冲产生与信号复用原理

6.2.1高质量Sinc型奈奎斯特脉冲产生基本理论

6.2.2全光奈奎斯特信号复用和相干探测的原理

6.2.3基于MZM和带通滤波器的全光奈奎斯特脉冲

产生原理

6.3单偏振125Gbaud全光奈奎斯特 QPSK信号的产生

与相干探测实验

6.4偏振复用的全光奈奎斯特信号长距离传输实验

6.5本章小结

参考文献

第7章光纤信道非线性补偿算法研究

7.1引言

7.2DBP光纤非线性补偿算法的原理

7.2.1基于4×160.8Gbit/s波分复用PDMQPSK信号的

非线性补偿实验

7.2.2基于对数步长的改进数字非线性补偿算法

7.3本章小结

参考文献

第8章概率整形技术研究

8.1引言

8.2概率整形技术的基本原理

8.2.1概率整形技术的定义和实现方法

8.2.2概率整形技术改善误码性能的原因分析

8.2.3概率整形技术的算法

8.3仿真探究概率整形技术的可行性

8.3.1仿真装置

8.3.2仿真结果及分析

8.4概率幅度整形方案的原理

8.5PS技术与混合QAM技术的比较

8.6PS技术和混合QAM传输实验

8.6.1实验装置

8.6.2PS64QAM与混合32/64QAM的比较

8.6.3本章小结

参考文献

第9章超高波特率光信号传输技术

9.1引言

9.2110Gbaud 极化复用的QPSK信号传输3000km

9.2.1实验设置

9.2.2实验结果分析

9.2.3多链路系统性能

9.3128Gbaud 极化复用QPSK信号传输10000km

9.3.1实验设置

9.3.2实验结果分析

9.4128Gbaud 极化复用的16QAM 信号长距离传输

9.4.1实验设置

9.4.2实验结果分析

9.5本章小结

参考文献

第10章高阶调制码光信号传输技术

10.1引言

10.2编码开销和带宽限制的权衡

10.334Gbaud PM256QAM信号产生

10.4单载波400Gbit/s PM256QAM信号传输实验 

10.5本章小结

参考文献

第11章无载波幅相调制技术

11.1引言

11.2CAP信号的调制与解调原理

11.2.1单带CAPmQAM信号的调制与解调原理

11.2.2多带CAP信号的调制与解调原理

11.3多带多阶CAP信号用于WDMPON接入网的研究

11.4CAP64QAM在无线接入网的应用

11.5基于DML的60Gbit/s CAP64QAM传输实验

11.6100Gbit/s带电色散补偿的CAP信号长距离传输

11.6.1无载波幅度相位调制的数字信号处理

11.6.2SSB信号的生成

11.6.3实验装置图和结果

11.6.4基于DDMZM的预色散和色散补偿光纤

之间的比较

11.6.5基于DDMZM的预色散和SSB之间的比较

11.6.6DDMZM和IQ调制器之间的比较

11.6.7结论

11.7本章小结

参考文献

第12章PAM4信号调制和基于数字信号处理的探测技术

12.1引言

12.2PAM4信号调制原理与相关算法

12.2.1PAM4信号调制原理

12.2.2小均方误差算法

12.2.3预色散补偿原理

12.2.4查找表算法

12.3PAM4信号高速传输系统

12.3.14信道IM/DD 112.5Gbit/s PAM4信号传输系统

12.3.250Gbit/s和64Gbit/s PAM4 PON下行传输系统

12.3.34信道IM/DD 112Gbit/s PAM4信号预色散

补偿传输系统

12.3.4极化复用的400Gbit/s PAM4信号产生和相干探测

12.4本章小结

参考文献

索引

余建军,复旦大学国家千人教授。1999年博士毕业于北京邮电大学。从1999年到2011年先后在丹麦技术大学、美国贝尔实验室、乔治亚理工学院、美国NEC研究所和中兴美国研究所从事高速光传输技术的研究。发表论文500余篇，申请美国专利80余项，其中授权50余项。其博士论文评为“全国优秀博士论文”；先后入选*“长江特聘教授”，国家“千人计划”，国家自然科学基金会“国家杰出青年”和美国OSA Fellow。先后担任国际杂志IEEE/OSA J. of Lightwave Technology, IEEE/OSA J. of Optical COmmunication and Networks, IEEE Photonics Journ

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编辑推荐

本书作者是高速相干光通信技术的先驱之一，在全球*有名的光纤通信会议美国OFC*有影响力的论文post deadline发表了10余篇论文，对这些先进技术很熟悉，有深入的研究。本书概括了光纤通信中的*前沿技术，希望本书能够在技术传播方面起到一定的促进作用。

前言

序

光纤有上百太(T)比特每秒的传输带宽和小于0.2dB/km的传输损耗，可以实现超宽带信号的长距离传输。但随着传输距离的增加，信噪比的下降限制了信号的传输距离。随着基于相干光通信处理的数字信号处理技术引入到高速光纤传输系统中，光纤通信技术发生了革命性的变化。相干光通信可以极大地提高信号的接收机灵敏度，从而延长传输距离和增加传输容量。采用数字信号处理的先进算法还能够有效地减小或克服光纤通信系统中的各种线性或非线性效应，极大地提高系统性能。而且近的研究也表明，这些数字信号处理算法在短距离传输系统包括数据中心光互连中也是非常有用的一项技术。

笔者在高速光传输领域进行了20余年的研究，在大容量、高速率光纤传输方面创造了许多项世界纪录，包括先实现频谱效率达到4bit/(s·Hz)的相干光传输，先实现100G的8相移键控(PSK)信号的传输，先实现从400Gbit/s到1Tbit/s再到10Tbit/s的相干光信号的传输和探测； 在高波特传输方面先实现了波特率的160Gbaud正交相移键控(QPSK)和128Gbaud 16正交幅度调制(QAM)信号的产生和相干探测； 在高波特率传输方面，先实现256QAM信号产生传输速率每信道400Gbit/s。

笔者先后在北京邮电大学、丹麦技术大学、美国朗讯(Lucent)贝尔实验室、美国佐治亚理工学院、美国NEC研究所、中兴通讯美国光波研究所和复旦大学从事高速光传输技术方面的研究，发表了500余篇学术论文，获得60余项美国专利授权。先后担任Journal  of Optical Networking(OSA)、Journal of Lightwave Technology(IEEE/OSA)、Journal of Optical Communications and Networking(OSA/IEEE)和IEEE Photonics Journal的编委，美国光学学会会士(OSA Fellow)和电气工程师学会会士(IEEE Fellow)。

本书另一位作者迟楠是复旦大学教授，复旦大学信息科学和工程学院院长。先后在丹麦技术大学和英国布里斯托大学留学从事高速光通信研究。发表论文300余篇，先后在美国光纤通讯展览会及研讨会(OFC)等国际会议作邀请报告40余次。

《基于数字信号处理的光纤通信技术》分为两卷： 卷主要讨论单载波调制技术，第二卷主要介绍基于正交平分复用的多载波调制、四维调制和机器学习人工智能等新技术。

本书以笔者和迟楠教授发表的论文及申请的专利为主要内容，包括笔者部分博士期间发表的论文、专利和实验结果。在本书撰写过程中得到作者指导的博士研究生张俊文、李欣颖、董泽、李凡、曹子峥、王源泉、许育铭、陈龙，以及肖江南、王凯辉、孔淼、燕方、勾鹏琪、王灿、石蒙和赵明明等学生在章节撰写和文字校对方面的支持和帮助，特此感谢。

余建军

2020年8月