本書主要介紹了高速光纖通信技術中採用多載波調製的數字信號處理技術的原理和在系統中的應用。主要內容包括基於正交頻分復用的多載波調製、四維調製和機器學習人工智慧等新技術的原理和應用。本書適合從事通信領域包括光纖通信、無線通信等研究的工程技術人員，以及高等院校通信工程等相關專業的教師和研究生閱讀。



余建軍，復旦大學教授，國家「千人計劃」專家。長期從事高速光傳輸技術的研究。發表學術論文500余篇，獲得60余項美國授權。博士論文被評為「全國博士學位論文」；是教育部「長江學者獎勵計劃」特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者和美國光學學會會士。

第二卷目錄

第12章 光OFDM原理
12.1引言
12.2直接檢測光OFDM系統基本結構
12.3相干檢測光OFDM系統結構與基本原理
12.4小結
參考文獻

第13章直接檢測OFDM的基本數位信號處理技術
13.1引言
13.2基於half cycled技術消除DDO OFDM中子載波
互拍效應的研究
13.2.1系統原理
13.2.2實驗裝置及結果
13.2.3小結
13.3直接檢測的高階QAM OFDM信號的傳輸研究
13.3.1實驗裝置
13.3.2實驗結果和分析
13.3.3小結
13.4基於DFT S的大容量DDO OFDM信號短距離傳輸研究
13.4.1基於DFT S的大容量DDO OFDM系統中訓練
序列的優化
13.4.2大容量DDO OFDM中預增強和DFT S技術的比較
13.4.3小結
參考文獻

第14章強度調製直接檢測高速光纖接入系統
14.1引言
14.2高頻譜效率調製技術
14.2.1奈奎斯特調製技術
14.2.2超奈奎斯特調製技術
14.3非線性補償技術
14.3.1基於沃爾泰拉級數的非線性補償技術
14.3.2基於類平衡編碼和探測的非線性補償技術
14.4單邊帶調製系統
14.5高速波分複用系統
14.6小結
參考文獻

第15章基於IQ調製直接檢測的高速光纖接入系統
15.1引言
15.2基於IQ調製器的獨立邊帶調製直接檢測系統
15.3基於訓練序列的鏡像消除演算法
15.3.1基於訓練序列的鏡像消除演算法原理
15.3.2實驗系統
15.3.3實驗結果
15.4基於自我調整盲均衡的鏡像消除演算法
15.4.1基於自我調整盲均衡的鏡像消除演算法原理
15.4.2實驗系統和結果
15.5小結
參考文獻

第16章 前向改錯碼
16.1引言
16.2分組碼
16.2.1線性分組碼
16.2.2迴圈碼
16.2.3BCH編碼
16.2.4RS編碼
16.2.5同位碼
16.3Turbo編碼
16.3.1Turbo碼的編碼
16.3.2Turbo碼的反覆運算解碼
16.3.3MAP解碼
16.3.4Turbo均衡技術
16.3.5OFDM信號Turbo反覆運算均衡
16.3.6基於MIMO CMA均衡演算法
16.4LDPC編碼
16.4.1LDPC碼的基本概念
16.4.260GHz LDPC TCM OFDM光毫米波信號傳輸系統原理
16.4.3實驗結果及分析
16.5級聯編碼
16.6總結
參考文獻

第17章 高譜效率光四維調製基本原理與關鍵技術
17.1引言
17.2二維、三維恒模調製的星座點分佈與性能分析
17.3四維多階調製的原理與實現
17.3.1四維多階調製基本原理
17.3.2四維多階調製的實現
17.4多維多階調製星座圖的設計依據
17.4.1“簇形”問題
17.4.2“球形”問題
17.5典型多維多階星座圖性能分析
17.5.1N=2
17.5.2N=4
17.6總結與展望
參考文獻

第18章 光通信系統中的機器學習演算法
18.1引言
18.2支持向量機
18.2.1間隔與支持向量
18.2.2對偶問題
18.2.3核函數
18.2.4基於SVM的調製格式識別
18.3BP神經網路
18.3.1BP神經元
18.3.2BP網路
18.3.3基於BP神經網路的OSNR估計器
18.4聚類演算法
18.4.1K means聚類演算法原理
18.4.2演算法流程
18.4.3演算法展示與分析
18.5聚類演算法在抗非線性中的應用
18.5.1應用原理
18.5.2結果分析
參考文獻

第一卷 目錄
第1章 緒論
第2章 單載波相干光傳輸系統基本演算法
第3章 準線性相干光傳輸系統與數位信號處理
第4章 高譜效率超奈奎斯特波分複用系統研究
第5章 全光奈奎斯特信號產生與處理
第6章 光纖通道非線性補償演算法研究
第7章 概率整形技術研究
第8章 超高串列傳輸速率光信號傳輸技術
第9章 高階調製碼光信號傳輸技術
第10章 無載波幅相調製技術
第11章 PAM4信號調製和基於數位信號處理的探測技術

光纖有上百太(T)比特的傳輸頻寬和小於0.2dB/km的傳輸損耗，可以實現超寬頻信號的長距離傳輸。但隨著傳輸距離的增加，信噪比的下降限制了信號的傳輸距離。隨著基於相干光通信處理的數位信號處理技術引入到高速光纖傳輸系統中，光纖通信技術發生了革命性的變化。相干光通信可以極大地提高信號的接收機靈敏度，從而延長傳輸距離和增加傳輸容量。採用數位信號處理的先進演算法還能夠有效地減小或克服光纖通信系統中的各種線性或非線性效應，極大地提高系統性能。而且最近的研究也表明，這些數位信號處理演算法在短距離傳輸系統包括資料中心光互連中也是非常有用的一項技術。

筆者在高速光傳輸領域進行了二十餘年的研究，在大容量、高速率光纖傳輸方面創造了許多世界紀錄。包括最先實現頻譜效率達到4bit/s/Hz的相干光傳輸，最先實現100G的8相移鍵控(PSK)信號的傳輸，最先實現從400Gbit/s到1Tbit/s到10Tbit/s的相干光信號的傳輸和探測。在高波特傳輸方面最先實現了最高串列傳輸速率的160Gbaud正交相移鍵控(QPSK)和128Gbaud 16正交幅度調製(QAM)信號的產生和相干探測，該串列傳輸速率紀錄至今沒有被打破。在高串列傳輸速率傳輸方面最先實現256QAM信號產生傳輸速率每通道達400Gbit/s。

筆者先後在北京郵電大學、丹麥技術大學、美國朗訊(Lucent)貝爾實驗室、美國佐治亞理工學院、NEC美國研究院、中興通訊美國光波研究所和復旦大學從事高速光傳輸技術方面的研究。是國家“千人計畫”專家、國家傑出青年科學基金獲得者和教育部“長江學者獎勵計畫”特聘教授； 發表學術論文500餘篇，獲得60余項美國專利授權。先後擔任Journal of Optical Networking(OSA)，Journal of Lightwave Technology(IEEE/OSA)，Journal of Optical Communications and Networking(IEEE/OSA)和Photonics Journal(IEEE)的編委，美國光學學會的會士。

作者遲楠是復旦大學教授，復旦大學通信工程系主任。先後在丹麥技術大學和英國布裡斯托大學留學從事高速光通信研究。發表SCI論文300餘篇，先後在美國光纖通訊展覽會及研討會(OFC)等國際會議做邀請報告40餘次。

高速光纖通信中數位信號處理演算法原理與應用分為兩卷。第一卷主要討論單載波調製技術，第二卷則主要介紹基於正交頻分複用的多載波調製、四維調製和機器學習人工智慧等新技術。

本書以筆者和遲楠教授發表的論文及申請的專利為主要內容，包括了筆者部分博士期間發表的論文、專利和實驗結果。在本書撰寫過程中得到作者指導的博士研究生張俊文、李欣穎、董澤、李凡、曹子崢和肖江南博士後，以及王源泉、許育銘、陳龍等幾位博士研究生和王凱輝、孔淼、燕方、勾鵬琪、王燦、石蒙、趙明明等在章節撰寫和文字校準方面的支援和幫助，特此感謝。