水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响

摘要：

海水信道对光的吸收和散射造成信号衰减,海水湍流造成信号幅度起伏变化,两者都会降低水下无线光通信(UWOC)系统误码率(BER)性能.将两个信道特性对信号性能的影响综合考虑,提出了一种将传输距离和湍流概率密度函数等效为系统信噪比(SNR)和湍流噪声的方法,然后将信号衰减和湍流噪声同时作用在信号波形中,建立水下复合信道信号传输模型.依据实验系统参数,模拟复合信道下高斯最小频移键控(GMSK)调制的信号传输波形,采用一比特差分解调算法,对比解调波形与原始波形,分析复合信道对系统误码率性能的影响关系.模拟实验结果显示,与开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)相比,仅在海水衰减系数为0.151 m-1的衰减信道下,GMSK系统分别可获得4.8、3.3 dB的信噪比增益.在复合信道下,GMSK调制性能明显优于OOK调制和PPM调制,当海水衰减系数为0.151 m-1、湍流对数强度方差小于0.16时,GMSK调制系统无误码率极限,系统误码率由信道的衰减、湍流特性和高斯噪声共同决定,GMSK调制相比于PPM调制获得4.35 dB的信噪比增益;当湍流对数强度方差大于0.16时,系统存在误码率极限,极限值由湍流对数强度方差决定,且随着湍流对数强度方差的增加,系统极限误码率非线性递增.

关键词：水下无线光通信、复合信道、GMSK调制、湍流对数强度方差、误码率

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分类号：O436(光学)

资助基金：国家自然科学基金;陕西省技术创新引导专项基金;国家重点实验室基金;陕西省微波光子与光通信创新团队;西安邮电大学研究生创新基金项目

在线出版日期：2022-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：400-410