室外可见光通信与智能交通

　　本书介绍了面向智能交通的室外可见光通信关键技术，系统地阐述了室外可见光通信的应用背景与相关标准化进展。在对复杂的道路交通场景下可见光传输的信道特征和面临的主要挑战进行讨论的基础上，详细地介绍了室外可见光通信的系统架构、信号检测与智能交通网络等方面的相关知识，反映了该技术在未来智能交通系统中具有巨大的应用前景。本书是通信领域中一本简明易懂的教科书，其内容丰富、图文并茂、实用性强，适合从事通信、计算机网络、电子工程研究的技术人员和科研人员阅读，也可供高等院校和研究机构相关专业的师生参考。

　　徐正元中国科学技术大学教授、博士生导师，无线光通信与网络研究中心主任，中科院无线光电通信重点实验室主任，国家“千人计划”特聘专家，国家“973”计划项目首席科学家。1989年和1991年分别获得清华大学学士和硕士学位，1999年获得美国史蒂文斯理工学院博士学位。1991—1996年在清华紫光集团担任部门经理和工程师。1999年加入美国加州大学河滨分校，先后任助理教授、终身副教授、教授，创建了加州大学泛在光通信（UC-Light）研究中心并担任第一届主任，2010年回国，曾任清华大学教授。主要从事无线与光通信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、无线大数据和人工智能等。共发表国际期刊和会议论文330余篇，出版Wiley-IEEE英文专著1本，自2014年连续入选爱思唯尔（Elsevier）中国高被引学者榜单。担任多年IEEE和OSA期刊副编辑，中国光学工程学会常务理事，多次为国际学术会议担任过技术委员会主席、国家科研项目和人才计划会评专家，多次受邀在国际会议上做大会报告和特邀报告。为2010年第一届IEEE无线光通信国际研讨会的创始主席。金显庆中国科学技术大学电子工程与信息科学系特任教授、博士生导师。2010年2月获得英国班戈大学博士学位，曾在牛津大学从事博士后研究工作，2016年入选国家“青年千人计划”，并获得“新创学者”荣誉称号。主要研究未来高速光通信技术，包括光正交频分复用在光纤接入网中的应用、高速数字信号处理算法设计与实现以及光传输信道中的空分 模分复用技术等。已发表70余篇学术论文，其中SCI期刊论文30余篇，SCI累计引用600余次。在实验上成功地实现了世界**大于10 Gbit s高速实时端到端直接强度调制光OFDM通信系统，使得光OFDM技术在推向实际应用上向前迈出了重要一步。毛天奇2015年7月获清华大学电子工程系学士学位，2018年7月获清华大学信息与通信工程专业工学硕士学位，毕业后于清华大学继续攻读信息与通信工程博士学位。主要研究无线通信和可见光通信中的调制解调和信号处理技术。在校期间，获得2017年清华大学研究生特等奖学金、2016年硕士研究生国家奖学金和2017年清华大学综合一等奖学金；其硕士学位论文被评为2018年度中国电子学会优秀硕士学位论文和清华大学2018年度优秀硕士学位论文；获得清华大学优秀硕士毕业生和北京市普通高等学校优秀毕业生的荣誉称号。以第一作者发表SCI收录期刊论文7篇，通信领域旗舰会议论文2篇，其中两篇期刊论文被评为ESI前1%高被引论文。王昭诚 北京信息科学与技术国家研究中心宽带通信重点实验室主任、IET会士、中国通信学会理事、国际期刊编委。1996—1997年，在新加坡南洋理工大学做博士后研究；1997—1999年，在新加坡OKI技术中心任工程师 高级工程师；1999—2009年，在德国SONY欧洲研发中心任高级工程师 主任工程师；2009年4月受聘为清华大学教授。研究领域涉及无线光通信、毫米波通信和人工智能。承担科技部“973”计划、“863”计划和自然科学基金等资助项目。获授权欧美发明专利34项（其中23项作为第一发明人）、授权中国发明专利38项；发表SCI收录论文130余篇，出版Wiley英文专著两本；Web of Science引用4000余次，Google Scholar引用8000余次；获国家科学技术进步奖一等奖、IEEE Scott Helt Memorial Award （IEEE Trans. Broadcasting年度***佳论文奖）、IET Premium Award （Electronics Letters年度***佳论文奖）、IEEE通信学会亚太杰出论文奖、中国通信学会科学技术奖二等奖、IEEE ICC2013 2017*佳论文奖、中国产学研合作创新奖等荣誉。

第 1章 绪论001
1．1 室外可见光通信002
1．2 智能交通系统005
1．2．1 基本概况006
1．2．2 国内外智能交通系统发展状况008
1．3 室外VLC智能交通系统简介009
1．4 标准化进展与未来展望012
1．4．1 VLC标准012
1．4．2 智能交通系统标准013
1．5 小结014
参考文献015
第 2章 室外可见光通信面临的挑战017
2．1 噪声容忍性018
2．2 恶劣气候影响021
2．3 光电探测器023
2．3．1 单PD接收024
2．3．2 图像传感器阵列025
2．4 小结026
参考文献027
第3章 信道特征029
3．1 光源特性030
3．1．1 LED发光原理030
3．1．2 光源分类031
3．1．3 光源特性034
3．2 大气传输特性036
3．2．1 大气介质036
3．2．2 大气衰减效应036
3．2．3 大气湍流效应038
3．3 噪声041
3．3．1 太阳背景光噪声041
3．3．2 人造光源042
3．3．3 器件噪声044
3．4 移动性046
3．5 动态信道监控与跟踪048
3．6 小结050
参考文献051
第4章 室外可见光通信系统架构与收发模块053
4．1 系统架构054
4．2 关键收发模块056
4．2．1 光源驱动056
4．2．2 光电探测器058
4．2．3 调制、解调062
4．2．4 均衡067
4．2．5 编码、解码069
4．3 可见光通信系统模块的环境适应性071
4．4 小结073
参考文献073
第5章 关键性技术075
5．1 弱光检测076
5．1．1 弱光通信概述076
5．1．2 SPAD弱光通信系统模型079
5．1．3 SPAD非线性085
5．2 测距与定位089
5．2．1 VLP系统模型090
5．2．2 VLP面临的挑战090
5．2．3 室外可见光测距技术092
5．2．4 室外可见光定位方法093
5．2．5 室外可见光定位应用097
5．3 小结098
参考文献099
第6章 室外可见光通信智能交通网络101
6．1 智能交通网络架构102
6．1．1 网络组成103
6．1．2 基于VLC的车联网拓扑结构105
6．1．3 基于VLC的智能交通网络构建的挑战109
6．2 混合RF VLC网络110
6．2．1 异构网络110
6．2．2 混合多层5G蜂窝网络架构112
6．2．3 混合RF VLC车联网116
6．2．4 混合传输信道119
6．3 小结120
参考文献121
中英文对照表123
名词索引127