水下无线光通信电子书

内 容 提 要

《国之重器出版工程》编辑委员会

前言

第1章 概述

| 1.1 水下无线光通信背景介绍 |

| 1.2 研究与应用现状 |

| 1.3 水下无线光通信链路及系统组成 |

| 1.4 水下无线光通信的主要技术挑战 |

| 1.5 本章小结 |

| 参考文献 |

第2章 光电收发器件及特性

| 2.1 LED与激光光源 |

2.1.1 LED光源

2.1.2 激光光源

| 2.2 光电探测器件及阵列结构 |

2.2.1 光电二极管

2.2.2 光电倍增管

2.2.3 SPAD

2.2.4 图像传感器

2.2.5 混合光传感器

| 2.3 滤光片与光学系统 |

| 2.4 本章小结 |

| 参考文献 |

第3章 水下宽光谱传输信道特性

| 3.1 水下传输链路的输入/输出功率关系 |

| 3.2 水体的宽光谱散射吸收效应 |

3.2.1 海水的吸收效应

3.2.2 海水的散射效应

| 3.3 跨水面与分层水体信道特性 |

3.3.1 跨水面信道特性

3.3.2 分层水体信道特性

| 3.4 近水面太阳背景的纵深衰减特性 |

| 3.5 光子追踪和蒙特卡洛仿真方法 |

3.5.1 蒙特卡洛仿真方法简介

3.5.2 仿真流程

3.5.3 初始条件设置

3.5.4 光子运动与光子接收

| 3.6 水下湍流信道随机特性 |

3.6.1 常用湍流分布模型

3.6.2 湍流下的闪烁因子

3.6.3 湍流下的光强分布

| 3.7 水下气泡信道随机特性 |

3.7.1 微米级气泡

3.7.2 动态气泡

| 3.8 本章小结 |

| 参考文献 |

第4章 水下无线光通信调制技术

| 4.1 波长域调制 |

| 4.2 角动量域调制 |

| 4.3 频率域调制 |

| 4.4 相位域调制 |

| 4.5 传统强度及脉冲调制 |

| 4.6 本章小结 |

| 参考文献 |

第5章 水下无线光通信信号检测技术

| 5.1 光信号的检测方法简介 |

5.1.1 直接检测

5.1.2 外差检测

| 5.2 基于PMT的弱信号检测 |

5.2.1 隐马尔可夫模型

5.2.2 基于HMM的信号检测

5.2.3 基于HMM的检测算法性能对比

| 5.3 基于SPAD的弱信号检测 |

5.3.1 数字SPAD泊松信道下的信号检测

5.3.2 泊松-高斯混合信道下的信号检测

5.3.3 考虑SPAD死时间下的信号检测

5.3.4 采用SPAD阵列的信号检测

| 5.4 基于CMOS传感器的光信号检测 |

| 5.5 本章小结 |

| 参考文献 |

第6章 收发端动态跟瞄技术

| 6.1 动态跟瞄系统简介 |

6.1.1 动态跟瞄系统框架

6.1.2 国内外动态跟瞄技术研究现状

| 6.2 阵列接收跟瞄技术 |

| 6.3 光斑搜索与光源定位算法 |

6.3.1 基于相机的光源定位原理

6.3.2 光斑中心估计方法

| 6.4 跟瞄实验系统与性能验证 |

6.4.1 动态跟瞄系统基本原理

6.4.2 跟瞄实验系统的结构

6.4.3 光源跟瞄的技术方法

6.4.4 跟瞄实验系统的性能验证

| 6.5 本章小结 |

| 参考文献 |

第7章 水下无线光通信系统与性能分析

| 7.1 基于LED的水下无线光通信性能分析 |

7.1.1 LED频率特性

7.1.2 基于LED的均衡技术

7.1.3 带限信道信号设计

7.1.4 接收端信噪比与信号调制带宽的依赖关系

7.1.5 考虑水体衰减下的信噪比

| 7.2 基于LED的水下无线光通信系统设计与实验验证 |

7.2.1 基于LED的水下无线光通信系统实验设置

7.2.2 系统传输参数优化

7.2.3 实验性能分析

| 7.3 基于激光的水下无线光通信性能分析 |

7.3.1 激光光强分布特性

7.3.2 激光非线性补偿

7.3.3 基于激光的水下传输性能仿真

7.3.4 基于激光的水下传输特性理论仿真

| 7.4 基于激光的水下无线光通信系统设计与实验验证 |

7.4.1 实验方案与装置

7.4.2 实验性能分析

| 7.5 跨水面激光通信实验系统设计与性能验证 |

7.5.1 实验方案与装置

7.5.2 实验结果与分析

| 7.6 本章小结 |

| 参考文献 |

第8章 水下安全无线光通信

| 8.1 安全通信发展简介 |

| 8.2 水下量子信道 |

| 8.3 量子密钥分发 |

| 8.4 量子加密下的水下无线光通信 |

| 8.5 信息安全传输技术 |

8.5.1 光斑扩散导致的信息泄露

8.5.2 非视距散射信道导致的信息泄露

8.5.3 光通信安全传输技术概述

| 8.6 本章小结 |

| 参考文献 |

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名词索引