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| 編輯推薦： |
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体现水下无线光通信技术的独特性，包括多波长的宽光谱散射吸收特性，链路上气泡与湍流效应，基于光域特征的高速调制设计方法，长距离通信手段，终端与系统动态性处理，保密通信技术，高速和长距离实验系统性能。
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| 內容簡介： |
本书介绍了水下无线光通信的应用背景及系统构成，描述了通信系统收发端光电器件和动态信道特征，详细阐述了水下无线光通信的信道仿真、多域调制、强弱信号检测、收发端动态跟瞄等关键技术，并深入讨论了采用不同类型光源时的通信系统设计方法与性能，同时介绍了新兴的基于光量子的水下安全无线光通信技术，支撑未来海洋信息系统及其广阔应用。
本书是一本简明易懂的教科书籍，其内容丰富、图文并茂、实用性强，适合高等院校和研究机构相关专业的师生参考，也可供从事海洋信息、海洋装备与工程、海洋能源、电子工程技术人员和科研人员阅读。
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| 關於作者： |
徐正元
中国科学技术大学教授、博士生导师，中国科学技术大学无线光通信与网络研究中心主任，中国科学院无线光电通信重点实验室主任，国家特聘专家，国家973计划首 席科学家，科学中国人2011年度人物。于1989年和1991年分别获得清华大学学士和硕士学位，于1999年获得斯蒂文斯理工学院博士学位。担任国家自然科学基金重点项目群“无线通信大数据基础理论与技术研究”项目协调人和项目负责人，国家科研项目和人才计划会评专家，SCI期刊Photonics Research、 IEEE Transactions on Signal Processing、 IEEE Transactions on Vehicular Technology、IEEE Communications Letters副编辑，中国光学工程学会常务理事，多次担任国际学术会议技术委员会主 席。主要从事无线与拍赫兹领域的理论和实验研究，包括宽光谱无线光通信、宽带移动通信、定位导航、智能交通、物联网、智能感知、无线大数据、人工智能等。在国际期刊和会议上发表论文380余篇，出版英文专著1本、中文专著1本，自2014年起连续入选爱思唯尔（Elsevier）中国高被引学者榜单。
徐敬
浙江大学教授、博士生导师，浙江大学先进技术研究院院长助理，浙江省“万人计划”青年拔尖人才，唐仲英基金会仲英青年学者。2007年获得暨南大学学士学位，2011年获得香港中文大学博士学位。2011—2012年在基尔大学电子与信息工程研究所担任博士后研究员。主要从事水下无线光通信与深海观测技术研究，在光通信领域权 威SCI期刊和国际会议发表论文90余篇，并在知名国际会议上做特邀报告15次。主持国家自然科学基金项目3项、中国科学院战略性先导科技专项子课题1项，作为项目骨干参与国家重点研发计划项目2项。目前担任SCI期刊Chinese Optics Letters的专题编辑（Topical Editor），同时担任IEEE Photonics Technology Letters、Optics Letters等多个SCI期刊的审稿人。以第 一发明人身份获得授 权美国发明专利1项、中国发明专利7项。曾获得浙江大学校级先进工作者荣誉称号，并在知名国际会议IEEE ICOCN 2017上获得“青年科学家奖（Young Scientist Award）”。
刘伟杰
2015年获得合肥工业大学电子信息科学与技术学士学位，毕业后于中国科学技术大学信息科学技术学院攻读信息与通信工程硕士学位，并于2018年开始攻读信息与通信工程博士学位。在校期间连续获得研究生优 秀学业一等奖学金，曾获得2016年光华奖学金，合肥工业大学校级优 秀毕业生，2014年安徽省大学生电子设计竞赛三等奖，2014年全国大学生电子设计竞赛TI杯模拟电子系统设计专题邀请赛三等奖。共发表论文10余篇，其中以第 一作者身份发表SCI期刊论文2篇，EI会议论文3篇。主要研究方向为无线光通信、可见光收发机设计、数字信号处理、摄像头通信等。
杜子豪
2019年获得浙江大学海洋工程与技术学士学位，毕业后于浙江大学海洋学院攻读海洋信息科学与工程博士学位。在校期间，获得2018年浙江大学本科生优 秀学业一等奖学金，2018年浙江大学本科生省政府奖学金和2019年博士研究生新生奖学金。曾获得第十一届国际水中机器人 大赛自主视觉组冠 军和浙江大学第 二届大学生水下机器人设计竞赛三等奖。主要研究方向为水下无线光通信中的信号处理技术。
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| 目錄：
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第 1章 概述001
1.1 水下无线光通信背景介绍 002
1.2 研究与应用现状 004
1.3 水下无线光通信链路及系统组成 010
1.4 水下无线光通信的主要技术挑战 011
1.5 本章小结 012
参考文献 012
第 2章 光电收发器件及特性 017
2.1 LED与激光光源 018
2.1.1 LED光源 018
2.1.2 激光光源 021
2.2 光电探测器件及阵列结构 022
2.2.1 光电二极管 022
2.2.2 光电倍增管 025
2.2.3 SPAD 027
2.2.4 图像传感器 029
2.2.5 混合光传感器 032
2.3 滤光片与光学系统 033
2.4 本章小结 035
参考文献 036
第3章 水下宽光谱传输信道特性 039
3.1 水下传输链路的输入输出功率关系 040
3.2 水体的宽光谱散射吸收效应 041
3.2.1 海水的吸收效应 043
3.2.2 海水的散射效应 045
3.3 跨水面与分层水体信道特性 048
3.3.1 跨水面信道特性 049
3.3.2 分层水体信道特性 051
3.4 近水面太阳背景的纵深衰减特性 053
3.5 光子追踪和蒙特卡洛仿真方法 055
3.5.1 蒙特卡洛仿真方法简介 056
3.5.2 仿真流程 056
3.5.3 初始条件设置 057
3.5.4 光子运动与光子接收 059
3.6 水下湍流信道随机特性 061
3.6.1 常用湍流分布模型 062
3.6.2 湍流下的闪烁因子 065
3.6.3 湍流下的光强分布 066
3.7 水下气泡信道随机特性 069
3.7.1 微米级气泡 070
3.7.2 动态气泡 071
3.8 本章小结 073
参考文献 074
第4章 水下无线光通信调制技术 077
4.1 波长域调制 078
4.2 角动量域调制 079
4.3 频率域调制 081
4.4 相位域调制 083
4.5 传统强度及脉冲调制 084
4.6 本章小结 085
参考文献 085
第5章 水下无线光通信信号检测技术 087
5.1 光信号的检测方法简介 088
5.1.1 直接检测 088
5.1.2 外差检测 089
5.2 基于PMT的弱信号检测 090
5.2.1 隐马尔可夫模型 090
5.2.2 基于HMM的信号检测 093
5.2.3 基于HMM的检测算法性能对比 094
5.3 基于SPAD的弱信号检测 095
5.3.1 数字SPAD泊松信道下的信号检测 095
5.3.2 泊松 高斯混合信道下的信号检测 097
5.3.3 考虑SPAD死时间下的信号检测 098
5.3.4 采用SPAD阵列的信号检测 099
5.4 基于CMOS传感器的光信号检测 101
5.5 本章小结 103
参考文献 103
第6章 收发端动态跟瞄技术 107
6.1 动态跟瞄系统简介 108
6.1.1 动态跟瞄系统框架 108
6.1.2 国内外动态跟瞄技术研究现状 109
6.2 阵列接收跟瞄技术 111
6.3 光斑搜索与光源定位算法 113
6.3.1 基于相机的光源定位原理 113
6.3.2 光斑中心估计方法 115
6.4 跟瞄实验系统与性能验证 119
6.4.1 动态跟瞄系统基本原理 119
6.4.2 跟瞄实验系统的结构 119
6.4.3 光源跟瞄的技术方法 120
6.4.4 跟瞄实验系统的性能验证 124
6.5 本章小结 128
参考文献 129
第7章 水下无线光通信系统与性能分析 133
7.1 基于LED的水下无线光通信性能分析 134
7.1.1 LED频率特性 134
7.1.2 基于LED的均衡技术 136
7.1.3 带限信道信号设计 139
7.1.4 接收端信噪比与信号调制带宽的依赖关系 140
7.1.5 考虑水体衰减下的信噪比 143
7.2 基于LED的水下无线光通信系统设计与实验验证 145
7.2.1 基于LED的水下无线光通信系统实验设置 145
7.2.2 系统传输参数优化 146
7.2.3 实验性能分析 148
7.3 基于激光的水下无线光通信性能分析 149
7.3.1 激光光强分布特性 150
7.3.2 激光非线性补偿 151
7.3.3 基于激光的水下传输性能仿真 152
7.3.4 基于激光的水下传输特性理论仿真 154
7.4 基于激光的水下无线光通信系统设计与实验验证 158
7.4.1 实验方案与装置 158
7.4.2 实验性能分析 159
7.5 跨水面激光通信实验系统设计与性能验证 161
7.5.1 实验方案与装置 161
7.5.2 实验结果与分析 162
7.6 本章小结 164
参考文献 164
第8章 水下安全无线光通信 167
8.1 安全通信发展简介 168
8.2 水下量子信道 169
8.3 量子密钥分发 172
8.4 量子加密下的水下无线光通信 176
8.5 信息安全传输技术 177
8.5.1 光斑扩散导致的信息泄露 177
8.5.2 非视距散射信道导致的信息泄露 178
8.5.3 光通信安全传输技术概述 179
8.6 本章小结 182
参考文献 182
中英文对照表 187
名词索引 189
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