水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响

作者：杨祎; 刘妍^*; 王艺龙; 张建磊; 杨方明

来源：红外与激光工程, 2022, 51(06): 410-420.

• 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

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。

• 单位
  西安邮电大学; 电子工程学院