簡介
《光通信與無線通信系統》是“21世紀工程技術新型教程系列”之-。書中比較系統地介紹了光通信與無線通信系統的相關知識。主要內容有無線通信中的調製解調技術,光纖的原理和特徵,光的調製解調和放大技術,光纖、衛星及移動通信,無線區域網路的軟體技術著。書中附有許多典型的例題和習題解答。
特色
最近,隨著計算機、半導體積體電路技術的飛速發展,通信領域從陳舊意義的公眾通信,向連線計算機的網際網路通信、多媒體通信等,手段更先進、更複雜化方面過渡。一方面,滿足了人們在任何地方、任何時間以及與任何人都能實現通信的潛在願望,另一方面,使我們進入了每個人都能利用手中的手持終端,在任何喜歡的時候從任何地方都能通話的時代。因此,在我們學習通信工程學之際,僅靠現在感受的通信技術,已經不能充分理解我們身邊最現代化的新通信系境了。
本書按照上述觀點,將重點介紹現在飛速進步的光通信領域和包括衛星通信在內的移動通信所代表韻無線通信系統。因此,本書將重點敘,述最新的無線通信系統中使用的高級調製解調技術,但不包括信號處理和基礎調製解調、電視等廣播通信技術。如果需要這些基礎知識的話,請參考本系列書中的《通信工程學概論》或通信工程學方面的其他教科書。本書是以具有一定通信工程學基礎知識的學生為對象,以幫助理解現在得到飛速發展的光通信、無線通信系統為目的而編寫的。同時,為了理解光通信和無線通信系統,從基礎開始介紹電波傳播、無線通信、光纖等技術。
如上所述,在現在的通信系統中,與計算機連線的通信系統例如區域網路(LAN:localAERAnetwork)已經普及,而且,區域網路網路與計算機終端間的連線並不是有線連線,而是利用電波或紅外線的連線,並且正在普及。此外,電波或紅外線傳送的信息是數字信息,如與從牆面反射回的多個反射波合成的話,則會引起數位訊號的波形失真,成為限制傳輸速率的因素,也是包括汽車電話在內的移動通信中的問題。但是,無線LAN網路中所處理的信號是數字數據,因此,需要使傳輸中的誤碼極少,較之與以音頻通話為對象的攜帶型通信、移動通信系統比較具有更嚴格的條件。同時,手持電話中目前有蜂窩制式和簡易PHS制式兩種,它們各自的利弊也將在書中做詳細地介紹。
特點
在光纖通信系統中,通過有效地利用光纜、進一步提高半導體雷射器的特性,可將通信效率、通信速率提高到極限的技術革新研究正在進行之中。而另一方面,到用戶終端的用戶電纜將從目前的金屬電纜變成光纖,此目標也正在踏踏實實地朝著實用化邁進,本書將對此進行詳細介紹。
本書第2章中未加特別說明採用虛數單位j。並且,為了幫助讀者理解,各章後加了練習題,書末給出了詳細解答。
本書的執筆者都是在教育領域具有豐富經驗的學者,具體分工如下:
第1、2章杉尾嘉彥
第3、4章佐藤正志
第5、6、7、12章石尾秀樹
第8、9章小川英一
第10、11章山內雪路等
序言
現在,很多大學正在進行學部、學科的重組,以研究生培養為重點,引入學期制,採用新的課程體系和不斷深入的教育計畫改革,特別是由於學期制教育的引入,使得原來以分冊編寫的教材在一個學期的教學中很難消化。因此,各學校對“易教”、“易學”的教材需求越來越迫切。
《21世紀工程技術新型教程系列》是面向通信、信息,電子、材料,電力、能源,以及系統、控制等多學科領域的新型教程系列。這些教程均.由活躍在各學科領域第一線的教授任主編,由年輕有為的學者執筆,內容豐富,有利於對學科基礎的理解。版面設計時為學生留出了寫筆記的空間,是一種可以兼作筆記,風格別致的教科書。
希望肩負新世紀工程技術領域發展重任的青年讀者們,通過本教程系列的學習,建立紮實的學科基礎,在實踐中充分發揮自己的套用能力。
目錄
第1章電波傳播基礎——電波是如何傳播的1.1無線通信和電波傳播
1.1.1無線通信
1.1.2無線通信的電波傳播問題
1.2地面波傳播
1.2.1地面波和折射波
1.2.2地球球面上的傳播
1.3對流層的傳播
1.3.1二大氣層中的折射
1.3.2無線電波導
1.3.3衰落
1.3.4大氣層中的衰落
1.4電離層傳播
1.4.1電離層的種類
1.4.2電離層中的傳播
1.4.3頻段傳播
1.4.4衰落
1.5衛星通信的電波傳播
1.5.1固定衛星通信
1.5.2移動衛星通信的電波傳播
.1.6.1移動通信的電波傳播
1.6.1傳播形式
1.6.2陸地移動傳播特性
練習題
第2章天線發展動態——電波的發射和接收形式
2.1電波如何從天線上發射
2.1.1微小波源的電磁場
2.1.2微小電偶極天線的輻射場
2.1.3線性偶極天線的方向性
2.1.4孔徑天線的方向特性
2.1.5電波傳送功率
2.2影響天線特性的因素
2.2.1方向特性
2.2.2功率增益、有效長度、有效面積
2.2.3發射阻抗、反射係數、駐波比
2.2.4發信和接收——弗利斯傳輸公式
2.2.5散射斷面積
2.2.6噪聲溫度
2.3衛星通信用天線
2.3.1固定基站用天線
2.3.2衛星搭載天線
2.3.3無線廣播接收用天線
2.4移動通信用天線
2.4.1船舶用天線
2.4.2飛機用天線
2.4.3陸地移動體用天線
2.5未來的天線
練習題
第3章無線通信中的調製解調技術
3.1無線通信和調製——基本調製
3.2線性調製
3.2.1交錯qpsk
3.2.2/4移相qpsk
3.3相位連續調製方式
3.3.1最小頻移調製
3.3.2gmsk(高斯型最小頻移調製)
3.3.3tfm(受控調頻)
3.4質量好、數量多的信息傳送
練習題
第4章今後的調製方式——擴頻通信
4.1擴頻通信的原理和特點
4.1.1直接擴頻方式
4.1.2跳頻方式
4.2擴頻碼
4.2.1最長序列
4.2.2相關函式
4.2.3戈爾德序列碼
4.3同步方式
4.3.1同步捕捉方式
4.3.2同步跟蹤方式
4.4碼分多址接續
4.5擴頻方式的套用
練習題
第5章光纖的原理和特性——光是如何傳遞的
5.1光纖的原理和結構
5.1.衛全反射與臨界角
5.1.2光纖的結構
5.1.3光纖的種類和傳播模式
5.2光纖特性的決定因素——損耗和傳輸頻寬
5.2.1光纖損耗的決定因素
5.3決定光纖傳輸頻寬的因素
5.4光纖的接續
5.4.1接續損耗的產生原因
5.4.2連線器接續
5.4.3永久接續
5.5各種光纖及其套用
5.5.1多成分玻璃光纖
5.5.2塑膠包層光纖
5.5.3塑膠光纖
練習題
第6章光的調製解調和放大技術
6.1發光原理
6.1.1光的吸收與釋放
6.1.2反轉分布
6.1.3半導體的發光原理
6.1.4半導體雷射器的構造
6.1.5雷射器和發光二極體的區別
6.1.6半導體光源和光纖的耦合
6.2半導體光源和光的調製
6.2.1半導體光源的特性
6.2.2光的調製
6.2.3光纖通信中的調製形式
6.3光的檢測原理和光信號的解調
6.3.1半導體探測元件的光檢測
6.3.2光檢測器的信噪比(s/n)
6.4光的放大原理
6.4.1光纖放大器
6.4.2半導體雷射器(1.d)放大器
6.4.3光放大器的套用
練習題
第7章光纖通信——多媒體化的關鍵技術
7.1光纖通信系統的構成
7.1.1光纖通信系統的基本構成與特點
7.1.2長距離、大容量傳輸系統的構成
7.2中繼傳輸的原理
7.2.1再生中繼
7.2.2線性中繼傳輸
7.3復用技術
7.3.1頻分復用(fdm)
7.3.2時分復用(tdm)
7.4光纖通信的未來
7.4.1傳輸更多的信息
7.4.2光電信息接口網路
練習題
第8章衛星通信——廣闊的服務區
8.1空間站覆蓋的區域
8.1.1空間無線中繼站
8.1.2廣闊的服務區
8.1.3衛星通信的限制
8.2衛星通信技術
8.2.1頻率與傳播特性
8.2.2多元接續
8.2.3地球站設備
8.2.4衛星搭載設備
8.3衛星電視廣播
8.3.1衛星電視廣播
8.3.2與通信衛星的不同點
8.4移動通信
8.4.1移動通信的要求
8.4.2低軌道環繞衛星
8.5大型衛星
8.5.1衛星的大型化和地球站的小型化
8.5.2衛星的高性能化
8.5.3身邊業務的發展
練習題
第9章移動通信——個人化通信技術
9.1通話連線技術
9.1.1移動通信業務
9.1.2無線電路的構成
9.2嚴酷的電波傳播環境
9.2.1個人化通信的迅速發展
9.2.2電波傳播電路的限制
9.3移動通信技術
9.3.1多元接續
9.3.2數位化的特點
9.3.3傳播電路中的克服技術
9.4蜂窩和phs
9.4.1開發方針的不同點
9.4.2傳輸技術的不同點
9.4.3經濟的phs方式
9.5移動通信的多媒體化
9.5.1數據傳輸
9.5.2新一代的技術、業務
練習題
第10章無線區域網路
10.1常見的區域網路及其構成
10.1.1網路的拓樸
10.1.2區域網路的數據流
10.1.3業務量與流通量
10.1.4典型的接入控制方式
10.2無線技術的套用
10.2.1誤碼率增大
10.2.2傳輸速率與通信容量的限制
10.2.3信號的衰落
10.3無線區域網路的主要技術
10.3.1rcrstd-33方式
10.3.2rcrstd-34
10.4無線區域網路的速率
10.4.1一次調製的多值化
10.4.2擴展碼系列承載信息
10.5紅外線的套用
10.5.1ieee802.11方式
10.5.2紅外數據結合技術(irda)
練習題
第11章無線區域網路的軟體技術
11.1分組通信的基礎技術
11.1.1分組通信方式
11.1.2誤碼控制
11.1.3自動轉發要求(arq)的各種方式
11.1.4自動轉發要求(arq)的協定層
11.2無線區域網路用的接入控制
11.2.1csma/ca
11.2.2隨機脈衝csma/ca
11.2.3csma/ca+ack
11.2.4請求傳送/清除傳送(rts/cts)方式
11.3移動終端與網路的連線
11.3.1超越網路界限的終端移動
11.3.2地址信息的動態收集
11.3.3移動ip(mobi1e-ip)
11.4保證通信安全
11.4.1秘密鍵加密系統和公開鍵加密系統
11.4.2秘密鍵加密系統例:des(數據加密標準:美國數據加密標準)
11.4.3公開鍵加密系統例rsa
練習題
第12章用戶系統——網路終端神經網
12.1點到點的傳輸方式
12.2金屬電纜用戶系統的數位化及界限
12.3光用戶系統
12.3.1光纖到路邊(ottc)
12.3.2光纖同軸電纜混合方式(hfc)
12.3.3光纖到家庭(ftth)
12.4今後的用戶系統
12.4.1寬頻綜合業務數字網b-isdn
12.4.2catv的變遷
盤點通信書籍
通信在不同的環境下有不同的解釋,在出現電波傳遞通信後通信(Communication)被單一解釋為信息的傳遞,是指由一地向另一地進行信息的傳輸與交換,其目的是傳輸訊息。然而,通信是在人類實踐過程中隨著社會生產力的發展對傳遞訊息的要求不斷提升使得人類文明不斷進步。 |