MIMO水下无线光通信系统性能解析研究
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作者:
作者单位:

(华侨大学 工学院,福建 泉州 362021)

作者简介:

傅玉青(1984-),女,福建泉州,讲师,博士,主要从事可 见光通信,水下光通信和信道编码研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61605048)、福建省自然科学(2018J05105,6J01300)和福建省教育 厅项目(JAT160020)资助项目 (华侨大学 工学院,福建 泉州 362021)


Performance analysis of MIMO underwater wireless optical communication system
Author:
Affiliation:

(College of Engineering,Huaqiao University,Quanzhou 362021,China)

Fund Project:

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    摘要:

    为了消除海洋湍流引起的信号衰落和衰减,在基 于BPSK调制的水下无线光通信(underwater wireless optical communication,UWOC)系统中引入了MIMO(multi-input multi-outpu t)技术。在 假设海洋湍流模型为log-normal分布基础上,得出了球面波光束在弱海洋湍流传输的闪烁 指数计算公 式。借助于Gauss-Hermite正交积分近似公式,推导了UWOC系统分别采用SISO(single-in put single-output)、SIMO(single-input multi-output)、MIMO三种技术,且接收端 采用等增益合并法时, 系统误码率(bit error rate,BER)的解析公式。应用此解析公式,数值仿真观察了系统 误码率在不同 的信噪比下受三种海洋参数(即均方温度耗散率,单位质量液体中的湍流动能耗散率,温度 和盐度波 动的相对强度)以及系统通信距离的影响。仿真结果表明,UWOC系统采用MIMO技术,在较小 的 均方温度耗散率、较小的温度和盐度波动的相对强度、较大的湍流动能耗散率的海洋中,以 及通过较 短的通信链路都可以得到更优的误码率性能。

    Abstract:

    By using the Gauss-Hermite quadrature integration approximation,the analytical expressions of unconditional bit error rate (BER) for the single-input single- output (SISO),single-input multiple-output (SIMO) and multiple-input multiple-output (MIMO) underwater w ireless optical communication (UWOC) systems with binary phase shift keying (BPSK) modulation sc heme in weak oceanic turbulence which is modeled as log-normal distribution are derived.T he effects of three main oceanic parameters (i.e.,the rate of dissipation of the mean squared tempe rature,the rate of dissipation of the turbulent kinetic energy,and the ratio of temperature to salinity contribution to the refractive index spectrum) and the propagation distance on t he UWOC system performance for spherical wave are investigated.The simulated results show that the unconditional BER performance improves with a smaller rate of dissipation o f the mean squared temperature,ratio of temperature to salinity contribution to the refractive index spectrum, propagation distance or a larger rate of dissipation of the turbulent kinetic en ergy.Besides, the system performances with different transmitter or receiver numbers under the same oceanic turbulence parameters are also simulated.The results indicate that the system p erformance could be improved when the UWOC system adopting MIMO technology.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

傅玉青,黄诚惕,杜永兆. MIMO水下无线光通信系统性能解析研究[J].光电子激光,2019,30(3):250~255

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  • 收稿日期:2018-09-12
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  • 在线发布日期: 2019-04-28
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