湍流效應(yīng)是限制水下無線光通信（underwater wireless optical communication,UWOC）系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。在強(qiáng)海洋非Kolmogorov湍流中,首先以平面波和球面波為光源,研究了采用孔徑接收的差分相移鍵控（differential phase-shift-keying,DPSK）調(diào)制的UWOC系統(tǒng)性能。接著,基于Gamma-Gamma信道模型,利用Whittaker函數(shù)推導(dǎo)出了平均誤碼率（average bit error rate,ABER）的解析表達(dá)式。最后研究了不同光束形狀、調(diào)制方式、孔徑尺寸以及非Kolmogorov湍流參數(shù)即內(nèi)尺寸和冪率對ABER的影響規(guī)律。結(jié)果表明,UWOC系統(tǒng)采用球面波傳輸、DPSK調(diào)制在比較小的內(nèi)尺寸和較大的冪率湍流下傳輸經(jīng)孔徑接收可以提升ABER性能。 

【文章來源】：光電子·激光. 2020,31(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

在非Kolmogorov湍流下帶有孔徑接收的DPSK UWOC系統(tǒng)示意圖

圖2觀察了DPSK調(diào)制的UWOC系統(tǒng)在強(qiáng)湍流信道中傳輸后采用不同孔徑直徑(D=0,0.5,1,1.5 mm)接收時(shí)的ABER性能。計(jì)算中采用的參數(shù)見表1所示。其它仿真圖所用的參數(shù)如果不加說明,均采用表1所列的數(shù)值。采用這些取值可計(jì)算得到Rytov方差σ l 2 =2.43,表示強(qiáng)海洋湍流[13]。利用式(12)的數(shù)值解(圖2中用“Num.”標(biāo)示)用來驗(yàn)證式(19)的解析解(圖2中用“Ana.”標(biāo)示)的正確性。從圖2中可以看出,這兩個(gè)結(jié)果非常吻合,證明了我們推導(dǎo)的解析解的正確性。因此,在后面的圖中,為了方便我們都采用解析解來分析。進(jìn)一步地,從圖2中可以看出,對于同樣的SNR,采用較大直徑D的孔徑來接收有利于改善ABER性能。這是因?yàn)?即使孔徑增大一點(diǎn)點(diǎn)都可以對湍流引起的強(qiáng)度波動(dòng)起到很好的平均效果。表1 數(shù)值仿真所用的參數(shù)Tab.1 Parameters used for simulation Coefficient Value source wavelength,λ 532 nm propagation distance,L 10 m the spectral power law exponent,a 3.5 inner scale,l0 2 mm the rate of dissipation of kinetic energy per unit mass of fluid,ε 10-3 m2/s3 the rate of dissipation of mean-squared temperature,χT 10-4 K2/s the kinetic viscosity,ν 10-4 m2/s the ratio of temperature to salinity contributions to the refractive index -2 spectrum,ω

圖4比較了采用平面波和球面波的UWOC系統(tǒng)經(jīng)強(qiáng)海洋非Kolmogorov湍流傳輸后,使用孔徑接收的ABER隨平均SNR的變化情況。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)在同樣的D和SNR下,采用球面波的ABER性能要更好一些。圖4 采用平面波和球面波的UWOC

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3451491