留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

蒙特卡洛仿真的水下激光通信信道特性

黄爱萍 张莹珞 陶林伟

黄爱萍, 张莹珞, 陶林伟. 蒙特卡洛仿真的水下激光通信信道特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4): 422004-0422004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422004
引用本文: 黄爱萍, 张莹珞, 陶林伟. 蒙特卡洛仿真的水下激光通信信道特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4): 422004-0422004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422004
Huang Aiping, Zhang Yingluo, Tao Linwei. Monte Carlo simulation on channel characteristics of underwater laser communications[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4): 422004-0422004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422004
Citation: Huang Aiping, Zhang Yingluo, Tao Linwei. Monte Carlo simulation on channel characteristics of underwater laser communications[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4): 422004-0422004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422004

蒙特卡洛仿真的水下激光通信信道特性

doi: 10.3788/IRLA201746.0422004
基金项目: 

国家自然科学青年基金(N2014KA0064);西北工业大学校基础研究基金(G2016KY0101)

详细信息
    作者简介:

    黄爱萍(1984-),女,讲师,博士,主要从事无线光通信系统的关键技术、激光探测技术的研究。Email:appleagz1@163.com

  • 中图分类号: TN929.1

Monte Carlo simulation on channel characteristics of underwater laser communications

  • 摘要: 针对海洋激光通信信道复杂多变的问题,利用理论分析和蒙特卡洛模拟方法详细研究了水下光通信链路的信道特性。采用波长为532 nm的蓝绿激光,分析了典型海水中的信道脉冲响应,研究了接收光强与海水类型、衰减长度、发散角、波束宽度、接收视角及孔径等重要参数的关系,并通过蒙特卡洛仿真实验进行验证。理论分析与仿真结果表明:清澈海域中,传输距离40 m时,可认为无码间干扰信道,接收端不需要复杂的信号处理算法;但在海港浑浊海域,时延扩展随着接收视角和发散角的增大而增大,从而降低信道的传输效率。当衰减长度小于等于漫射长度时,接收光强随接收孔径的增大而减小;但当衰减长度大于漫射长度时,接收光强随着接收视角的增大呈现先增后恒的趋势。因此,研究结果将对建立准确的水下无线光通信信道模型具有重要的参考价值。
  • [1] Sun Zhibin, Huang Zheng, Ye Weilan, et al. Overview of the photonic communication in deep space, free space and underwater communication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(9):2425-2430. (in Chinese)孙志斌, 黄振, 叶蔚蓝, 等. 深空、自由空间、非可视散射和水下激光光子通信[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(9):2425-2430.
    [2] Khalighi M A, Gabriel C, Hamza T, et al. Underwater wireless optical communication:recent advances and remaining challenges[C]//ICTON, 2014:1-4.
    [3] Shen Na, Guo Jing, Zhang Xiangjin. Influence of bit-error rate in laser underwater communications[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(11):2935-2939. (in Chinese)沈娜, 郭婧, 张祥金. 激光水下通讯误码率的影响[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(11):2935-2939.
    [4] Tang S J, Dong Y H, Zhang X D, Impulse response modeling for underwater wireless optical communication links[J]. IEEE Trans Communi, 2014, 62(1):226-234.
    [5] Giles J W, Bankman I. Underwater optical communications systems. Part 2:Basic design considerations[C]//IEEE Military Communications Conference(MILCOM), 2005, 3:1700-1705.
    [6] Gabriel C, Khalighi M A, Bourennane S, et al. Mente-Carlo-based channel characterization for underwater optical communication systems[J]. J OPT Commun NETW, 2013, 5(1):1-12.
    [7] Gabriel C, Khalighi M, Bourennane S, et al. Misalignment considerations on point-to-point underwater wireless optical links[C]//IEEE OCEANS Conference, 2013:1-5.
    [8] Cochenour B, Mullen L, Muth J. Temporal response of the underwater optical channel for high-bandwidth wireless laser communication[J]. IEEE Journal of Ocean Engineering, 2013, 38(4):730-742.
    [9] Arnon S, Kedar D. Non-line-of-sight underwater optical wireless communication network[J]. JOSA A, 2009, 26:530-539.
    [10] Jasman F, Green R J. Monte Carlo simulation for underwater optical wireless communications[C]//IWOW Workshop, 2013:113-117.
    [11] Tang S, Dong Y, Zhang X. Impulse response modeling for underwater wireless optical communication links[J]. IEEE Trans Commun, 2014, 62(1):226-234.
    [12] Cox W. Simulation, modeling, and design of underwater optical communication systems[D]. Raleigh:North Carolina State University, 2012.
    [13] Mobley C D. Light and Water:Radiative Transfer in Natural Waters[M]. New York:Academic Press, 1994.
    [14] Petzold T J. Volume scattering functions for selected ocean waters[R]. San Diego, CA:Scripps Institution of Oceanography Visibility Laboratory, 1972:72-78.
  • [1] 付小懿, 华运韬, 马文来, 崔祜涛, 赵阳.  混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230133-1-20230133-15. doi: 10.3788/IRLA20230133
    [2] 刘涌, 汤天瑾, 王巧霞, 姜彦辉, 胡永力.  蒙特卡洛法分解相机视轴热稳定性指标的方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230354-1-20230354-7. doi: 10.3788/IRLA20230354
    [3] 毛玉林, 舒仕江, 吴艳锋, 张国亮, 马骁, 任晓东.  激光通信与成像卡塞格林形式收发光学天线结构初解 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210173-1-20210173-5. doi: 10.3788/IRLA20210173
    [4] 梅博, 杨中华, 李梦男.  无信标星间激光通信系统粗精复合扫描方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210434-1-20210434-10. doi: 10.3788/IRLA20210434
    [5] 杨祎, 刘妍, 王艺龙, 张建磊, 杨方明.  水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210622-1-20210622-11. doi: 10.3788/IRLA20210622
    [6] 陈祥, 呼新荣, 张建华, 李帅, 薛婧婧, 任斌, 靳一.  摆镜式激光通信终端光束指向与粗跟踪特性 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210146-1-20210146-10. doi: 10.3788/IRLA20210146
    [7] 崔晓宇, 陶雨婷, 刘群, 徐沛拓, 刘志鹏, 王晓彬, 陈扬, 周雨迪, 刘东.  采用半解析蒙特卡洛技术模拟星载海洋激光雷达回波信号的软件 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203009-0203009. doi: 10.3788/IRLA202049.0203009
    [8] 叶德茂, 刘圆, 王彦涛, 王永进.  误差实时检测的水下LED光通信技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 918001-0918001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0918001
    [9] 曹明华, 胡秋, 王惠琴, 康中将, 武鑫, 王婵飞.  沙尘气象条件下基于隐训练序列的大气光通信信道估计 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 109-116. doi: 10.3788/IRLA201948.S218002
    [10] 贺锋涛, 石文娟, 朱云周, 张建磊.  分集阵列式水下激光通信光学接收天线设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 903005-0903005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0903005
    [11] 金星, 洪延姬, 常浩, 李南雷.  用于激光微烧蚀冲量测量噪声误差的蒙特卡洛分析方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1102002-1102002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1102002
    [12] 李春艳, 巩稼民, 汤琦, 乔琳.  非视距紫外光通信系统中霾衰减特性研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222006-1222006(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1222006
    [13] 廖慧兮, 徐宝碧, 黄晓峰, 韩宇.  受光束漂移影响的深空上行激光通信链路信道容量 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1022001-1022001(8). doi: 10.3788/IRLA201785.1022001
    [14] 徐春凤, 韩成, 姜会林.  GEO与LEO间激光通信轨道特性仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822008-0822008(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0822008
    [15] 沈振民, 蓝天, 王云, 王龙辉, 倪国强.  基于LED 灯的室内可见光通信系统仿真分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2496-2500.
    [16] 王怡, 杜凡, 马晶, 谭立英.  空间光通信系统发射光束准直特性研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1008-1014.
    [17] 曹阳, 郭靖.  粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3098-3102.
    [18] 向劲松, 张明杰.  一种空间激光通信中模拟湍流效应的新方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2721-2725.
    [19] 蔡义, 汪红熳, 亓波.  星地激光通信无波前传感器优化算法仿真分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1063-1068.
    [20] 秦刚, 杨郁, 张建生.  船舰远程尾流散射光偏振特性的蒙特卡洛模拟 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1730-1736.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  806
  • HTML全文浏览量:  68
  • PDF下载量:  427
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-10
  • 修回日期:  2016-09-12
  • 刊出日期:  2017-04-25

蒙特卡洛仿真的水下激光通信信道特性

doi: 10.3788/IRLA201746.0422004
    作者简介:

    黄爱萍(1984-),女,讲师,博士,主要从事无线光通信系统的关键技术、激光探测技术的研究。Email:appleagz1@163.com

基金项目:

国家自然科学青年基金(N2014KA0064);西北工业大学校基础研究基金(G2016KY0101)

  • 中图分类号: TN929.1

摘要: 针对海洋激光通信信道复杂多变的问题,利用理论分析和蒙特卡洛模拟方法详细研究了水下光通信链路的信道特性。采用波长为532 nm的蓝绿激光,分析了典型海水中的信道脉冲响应,研究了接收光强与海水类型、衰减长度、发散角、波束宽度、接收视角及孔径等重要参数的关系,并通过蒙特卡洛仿真实验进行验证。理论分析与仿真结果表明:清澈海域中,传输距离40 m时,可认为无码间干扰信道,接收端不需要复杂的信号处理算法;但在海港浑浊海域,时延扩展随着接收视角和发散角的增大而增大,从而降低信道的传输效率。当衰减长度小于等于漫射长度时,接收光强随接收孔径的增大而减小;但当衰减长度大于漫射长度时,接收光强随着接收视角的增大呈现先增后恒的趋势。因此,研究结果将对建立准确的水下无线光通信信道模型具有重要的参考价值。

English Abstract

参考文献 (14)

目录

    /

    返回文章
    返回