基于蒙特卡洛方法的水下可見(jiàn)光通信信道特性分析.pdf

1、水下可見(jiàn)光通信技術(shù)作為一種新興的水下高速數(shù)據(jù)傳輸手段，有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)水聲通信時(shí)延大、傳輸速率低、易受環(huán)境影響等諸多缺陷。在水下傳感網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、海底探索及監(jiān)測(cè)方面展現(xiàn)了巨大的潛力，成為了未來(lái)水下信息傳輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)。
　　本文首先根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)中使用的鏈路參數(shù)利用蒙特卡洛方法對(duì)水下可見(jiàn)光通信的信道特性進(jìn)行了研究。很多研究都通過(guò)指數(shù)模型對(duì)光在水下的傳輸情況進(jìn)行了分析，但是指數(shù)模型只是將光的散射過(guò)程的總體作用整合成衰減系數(shù)的一項(xiàng)，忽略了光

2、的散射過(guò)程的空間拓展，造成分析結(jié)果的誤差。本文在分析描述光的散射過(guò)程的體積散射函數(shù)的基礎(chǔ)上，利用TTHG函數(shù)對(duì)散射相位函數(shù)進(jìn)行近似，從而得到光散射角度的詳細(xì)描述。結(jié)合蒙特卡洛方法，對(duì)光散射過(guò)程進(jìn)行大量的分析得到了不同鏈路參數(shù)的接收信號(hào)脈沖響應(yīng)。
　　然后通過(guò)對(duì)不同水質(zhì)、不同鏈路距離、發(fā)射接收端參數(shù)下的信道衰減、光功率進(jìn)行比較。在分析了噪聲來(lái)源后，對(duì)不同情況下的信噪比進(jìn)行了仿真研究。經(jīng)過(guò)分析得出在基于LED的水下可見(jiàn)光通信傳輸鏈路中

3、，接收端接收的散射光能量是直射光能量的-10dB以下；對(duì)于100MHz以下數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，由于光散射造成的時(shí)延拓展對(duì)碼間串?dāng)_的影響可以忽略；發(fā)送端的光源發(fā)射半角及接收端的有效接收面積都對(duì)鏈路距離具有重要的影響。
　　最后對(duì)水下可見(jiàn)光MIMO通信系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析。在得到各個(gè)信道衰減的基礎(chǔ)上，得出了描述水下可見(jiàn)光MIMO信道特性的H矩陣，并通過(guò)H矩陣分析了不同海水環(huán)境及信噪比情況下的MIMO系統(tǒng)信道容量。結(jié)果表明水下可見(jiàn)光MIMO系