隨著水下無(wú)人化與智能化裝備的快速發(fā)展,人們對(duì)水下通信的性能要求越來(lái)越高,找尋到在復(fù)雜水下環(huán)境中保持高性能傳輸?shù)乃峦ㄐ偶夹g(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。水下無(wú)線光通信（Underwater Wireless Optical Communication,UWOC）因其具有高數(shù)據(jù)速率、低延遲、大容量和高安全性等優(yōu)良性能引起了廣泛的關(guān)注。但水下無(wú)線光通信系統(tǒng)的信道環(huán)境復(fù)雜,光信號(hào)在海水中傳播會(huì)受到吸收、散射和湍流等海洋效應(yīng)影響,這將嚴(yán)重降低鏈路的可靠性及系統(tǒng)的誤碼率性能,進(jìn)而降低通信質(zhì)量,阻礙水下無(wú)線光通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,對(duì)如何提高水下無(wú)線光通信系統(tǒng)的傳輸性能進(jìn)行研究具有重大意義。本文基于海洋湍流信道模型,深入研究了兩種高傳輸性能的系統(tǒng)方案:調(diào)制-調(diào)制（Modulation-Modulation,M-M）的混合調(diào)制以及編碼-調(diào)制（Code-Modulation,C-M）,并進(jìn)一步分析其系統(tǒng)的誤碼性能,研究了在協(xié)同傳輸模式下的水下無(wú)線光通信系統(tǒng)的誤碼性能。論文具體工作如下:本論文首先總結(jié)了近些年各類調(diào)制格式在水下無(wú)線光通信系統(tǒng)中誤碼性能,同時(shí)概述了混合調(diào)制今年來(lái)發(fā)展現(xiàn)狀。以DPSK、mPPM單個(gè)調(diào)制為... 

【文章來(lái)源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

純海水吸收系數(shù)與波長(zhǎng)關(guān)系曲線

基于海洋湍流信道模型的水下無(wú)線光通信系統(tǒng)的性能研究9圖2-2葉綠素吸收系數(shù)與波長(zhǎng)關(guān)系曲線從圖2-2可以看出，葉綠素對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收系數(shù)變化較大，其中波長(zhǎng)范圍550nm和600nm之間時(shí)吸收系數(shù)最小，而在波長(zhǎng)為450nm和670nm左右有較為明顯的波峰，此時(shí)吸收系數(shù)較大。將海水中所有對(duì)光有吸收作用的因素綜合，我們可以得到海水整體吸收作用與波長(zhǎng)的關(guān)系表達(dá)式如下：()()()()()wycaaaaa(2-3)上式中，a表示海水的總吸收系數(shù)，)(wa表示為純海水的吸收系數(shù)，)(a為懸浮顆粒的吸收系數(shù)，通常懸浮顆粒的吸收系數(shù)在0.0116~0.130m-1之間。2.1.2海水散射在海水中，對(duì)光波造成散射效應(yīng)的主要因素有純海水，水下浮游生物以及水下懸浮顆粒。其中，因純海水分子的尺寸要遠(yuǎn)小于光的波長(zhǎng)，故純海水的散射作用可用瑞利散射加以解釋。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，純海水的散射系數(shù)的表達(dá)式可為[44]：324.400)()(wwbb(2-4)其中，0表示參考波長(zhǎng)，)(0wb則是參考波長(zhǎng)處的散射系數(shù)。水下浮游生物除了含有葉綠素會(huì)對(duì)光產(chǎn)生吸收作用外，其對(duì)光還有較強(qiáng)的散射作用。該類散射屬于米氏散射。

基于海洋湍流信道模型的水下無(wú)線光通信系統(tǒng)的性能研究10與水下浮游生物對(duì)光的吸收不同，當(dāng)對(duì)光波產(chǎn)生散射效應(yīng)，此時(shí)的產(chǎn)生的散射系數(shù)一般與光的波長(zhǎng)成反比，MotoakiKishino等人研究了水下浮游生物對(duì)光波的散射影響，并給出了散射系數(shù)表達(dá)式[47]：62.03.0550Cbc(2-5)其中，C為水下浮游生物的濃度，若C取值分別為0.05，0.08，0.1，0.5和1時(shí)，其散射系數(shù)與波長(zhǎng)關(guān)系如下圖所示：圖2-3浮游生物散射系數(shù)與波長(zhǎng)關(guān)系曲線從圖2-3可知，浮游生物的散射系數(shù)隨著波長(zhǎng)的增大而減小，隨著其濃度的而增大而增大。水下除了浮游生物外，還不乏有很多小顆粒粒子，這些小顆粒粒子對(duì)光產(chǎn)生散射效應(yīng)時(shí)，表現(xiàn)形式主要為米氏散射，根據(jù)米氏散射理論，可以推導(dǎo)出這些懸浮顆粒在水下的散射系數(shù)，其表達(dá)式可描述為[48]：)550(550bb(2-6)其中，)550(b表示當(dāng)波長(zhǎng)為550nm時(shí)，其他懸浮粒子的散射系數(shù)。一般情況下，)550(b的取值范圍為0.00125-0.375mg/m3。在)550(b的取值不同時(shí)，懸浮顆粒的散射系數(shù)與波長(zhǎng)關(guān)系如圖2-4所示：

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3504969