可见光通信系统高效传输理论及关键技术

本书对可见光通信的近期新研究成果进行认真梳理，从基础理论和传输技术角度对可见光通信系统中的高效传输问题进行详细分析，系统介绍可见光通信系统的高效传输理论，分别对不同场景的高效传输方案进行论述。作为可见光通信高效传输理论及技术的应用，最后介绍典型的阵列可见光通信实验系统。本书兼顾理论分析和技术应用，既可以作为高等院校通信工程专业学生的教材，又可以作为工程技术研发人员的参考书籍。

序
前言
第1章绪论1
1.1技术背景及意义1
1.2研究历史和现状3
1.2.1可见光通信高速传输技术的研究现状3
1.2.2可见光MIMO通信技术研究现状4
1.3可见光高速通信技术动态分析6
1.3.1可见光通信的技术独特性分析6
1.3.2可见光通信高效传输的关键技术问题9
1.4小结11
参考文献11
第2章可见光通信收发前端及其信道传输特性15
2.1LED发光器件15
2.1.1LED概述15
2.1.2LED驱动电路设计18
2.1.3LED的均衡18
2.2光电检测器件21
2.2.1光电二极管21
2.2.2雪崩光电二极管21
2.2.3光电倍增管22
2.2.4单光子雪崩光电二极管22
2.2.5多像素光子计数器23
2.3室内信道24
2.4大气信道25
2.4.1大气的基本物理特性25
2.4.2大气衰减效应26
2.4.3大气湍流模型26
2.5水下信道29
2.5.1水的基本物理特性29
2.5.2水下信道的衰减效应29
2.5.3水下光传播模型31
2.6小结35
参考文献35
第3章阵列可见光通信传输性能的有效测度理论37
3.1概述37
3.2室内阵列可见光通信系统模型38
3.2.1信道模型38
3.2.2室内可见光通信信道特性39
3.3室内可见光通信信道容量分析40
3.3.1室内可见光通信点对点信道容量40
3.3.2室内可见光通信遍历信道容量44
3.4大规模阵列可见光通信有效性和可靠性问题51
3.4.1大规模阵列可见光通信信道特性分析54
3.4.2大规模阵列可见光通信有效性和可靠性测度定义55
3.4.3有效性和可靠性测度的特性分析58
3.5大规模阵列可见光通信有效性和可靠性折中准则61
3.5.1大规模阵列可见光通信折中准则的优化模型61
3.5.2很优折中方案的快速搜索算法62
3.5.3折中准则与现有复用分集准则的对比分析64
3.5.4折中准则性能仿真与对比分析64
3.6小结73
参考文献74
第4章可见光通信关联叠加高效传输理论76
4.1概述76
4.2系统模型77
4.2.1信道模型77
4.2.2传输方案78
4.2.3很优空间多维星座设计79
4.2.4检测准则82
4.3加性专享可分解理论星座组83
4.3.1加性专享可分解理论83
4.3.2超奈奎斯特多用户多小区方案88
4.3.3多址系统性能分析91
4.3.4多址系统快速检测95
4.4乘性专享可分解星座组96
4.5小结100
参考文献100
第5章可见光通信移相关联叠加编码传输技术102
5.1概述102
5.2分块移相空时码103
5.3块级联移相空时码108
5.4星座关联的可见光编码调制技术112
5.5星座关联的多LED移相空时码115
5.6小结117
参考文献117
第6章可见光通信多维空时协作传输技术119
6.1概述119
6.2可见光通信多输入多输出系统线性很优空时编码设计119
6.2.1线性很优空时传输方案119
6.2.2线性很优空时分组码的性质123
6.3可见光通信多输入多输出系统很优非线性空时码设计124
6.3.1很优非线性空时结构124
6.3.2正交化等效多输入多输出信道127
6.3.3很优多维星座设计127
6.4基于丢番图方程理论的整数很优多维星座设计128
6.5性能仿真与对比分析131
6.5.1仿真参数设置131
6.5.2仿真结果分析132
6.6小结135
参考文献136
第7章可见光通信融合照明约束的高效传输技术138
7.1概述138
7.2LED色度学相关理论139
7.3多色可见光通信系统模型140
7.3.1多色波分复用模型140
7.3.2多色多输入多输出可见光通信模型142
7.4多色可见光通信系统通照参数优化143
7.4.1通照参数优化系统描述143
7.4.2通照参数优化问题建模144
7.4.3通照参数优化方法146
7.4.4数值仿真结果与分析148
7.5多色可见光通信系统自适应收发机设计152
7.5.1自适应收发机设计系统模型152
7.5.2自适应收发机设计问题建模153
7.5.3自适应收发机设计算法156
7.5.4数值仿真结果与分析157
7.6小结159
参考文献160
第8章单光子可见光通信衰落信道联合检测技术161
8.1概述161
8.2基于弱湍流信道的水下单光子可见光通信系统链路模型161
8.3安斯科比平方根变换及其推广163
8.3.1安斯科比平方根变换基础理论163
8.3.2GAT基础理论与接收机163
8.4水下单光子可见光通信系统广义优选似然联合检测165
8.4.1纯泊松噪声下的广义优选似然联合检测165
8.4.2P+G混合噪声下的广义优选似然联合检测168
8.5性能仿真分析170
8.5.1纯泊松噪声模型下的广义优选似然联合检测性能仿真分析170
8.5.2P+G混合噪声模型下的广义优选似然联合检测性能仿真分析173
8.6小结175
参考文献175
第9章单光子可见光通信多灯芯叠加编码传输技术176
9.1概述176
9.2多灯芯结构的水下单光子可见光通信链路模型177
9.2.1发送端多灯芯并行传输结构178
9.2.2多灯芯并行传输信道178
9.2.3多灯芯并行传输的SPAD接收机模型178
9.3多灯芯并行高速传输检测技术179
9.3.1接收机信号处理模型179
9.3.2基于泊松模型的串行连续干扰消除检测算法180
9.4性能仿真分析182
9.4.1水下单光子可见光通信系统性能比较183
9.4.2接收机快速迭代收敛特性研究187
9.5小结187
参考文献188
第10章可见光通信高速实验系统189
10.1概述189
10.2室内可见光通信多用户高速接入实验系统189
10.2.1系统构成189
10.2.2网络功能190
10.2.3测试结果191
10.3高速高密度阵列可见光通信实验系统193
10.3.1系统描述193
10.3.2大规模阵列信道模型和干扰抑制方案195
10.3.351.2Gbit/s高速可见光通信实验系统198
10.3.4500Gbit/s高速可见光通信实验系统204
10.4小结206
索引207