基于蒙特卡洛海洋水下激光通信信道特性分析

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1、弱国鼯固信中文核心期刊基于蒙特卡洛海洋水下激光通信信道特性分析关云静·，贺锋涛t，杨秫-，段作梁t，朱云周2，高卓2(1．西安邮电大学电：F-r程学院，西安710121；2．中国船舶重工集团公司第七O五研究所。西安710075)摘要：通过分析激光束在海水中光学信道的特性，建立了激光信号海水信道传输模型。采用蒙特卡洛方法，研究了波长为530nm激光在不同杂质海水中传榆时在不同接收距离处接收面上的光功率变化及3dB光斑半径的展宽。关键词：激光束；海洋水下激光通信信道；海洋水下激光通信；蒙特卡洛中图分类号：TN929．12文献标识码：A文章编号：1002

2、．556l(2016)12—0052．03DOI：10．139216．cnki．issnl002—5561．2016．12．016ChannelcharacteristicsanalysisofoceanunderwaterIasercommunicationbasedonMonteCarloGUANYun-jing1，HEFeng-tao1，YANGYi1，DUANZuo—liang2．ZHUYun-zhou2GAOZhu02(1．CollegeofElectronicEngineering，Xi’anUniversityofPostandTel

3、ecommunications，Xi’an710061，China；2．ChinaShipbuildingIndustryCorporation705Institute，Xi’an710075，China)Abstract：Throughtheanalysisofthecharacteristicsoflaserbeaminseawateropticalchannel，waterchannellasersignaltransmissionmodelisestablishedinthispaper．UsingtheMonteCarlomethod，t

4、hispaperstudiesthewavelengthof530nmlaserpowerchangeandthebroadeningof3dBspotradiusindifferentreceivingdis—tanceonthesurfacewhenitistransmittingindifferentimpuritiesintheseawater．Keywords：laserbeam，oceanunderwaterlasercommunicationchannel，oceanunderwaterlasercommunica-tion，Mont

5、eCarloO引言目前水下通信采用的声学通信方法有着通信距离远、通信可靠性高等众多优点，但水下声学通信传输速率低、可用带宽相对来说比较有限，光通信技术拥有更高的速率和更好的宽带优势．在海洋水下环境中．水下激光通信是一种高效使用的通信方法。由于海水及杂质对光吸收及散射的存在．使得激光在海水中传输时光功率分布会出现不确定性．这种不确定性会对激光通信产生较大影响。因此对海洋水下激光通信信道中的吸收及散射特性研究．成为现阶段水下激光通信研究的热点问题。2004年阎旭光【1】提出引起准收稿日期：2016—07—13。基金项目：国家自然科学基金资助项目(612

6、01193)资助；水下激光通信信道特性及数据传输特性的分析与研究(102—204020093)资助。作者简介：关云静(1991一)，女，硕士生，主要研究方向为光通信技术。③兜盈镭致书2016年第12期直光束在海水中传输的衰减机理．主要是由于海水中被溶解物、悬浮物和纯水对光束的吸收和散射。衰减系数随波长的变化主要是由于海水的选择性吸收．吸收则包括了所有热力学的不可逆过程。2013年黎静提出了一种方法——载波调制抑制水下光通信前向散射【2】．作者在此方法的基础上对载波调制通信的海水散射信道传输特性和传输距离进行展开研究．并在此方法的基础上逐步建立了单光

7、子、光脉冲和载波调制光脉冲的蒙特卡洛仿真算法模型[21．可有效解决实际海水信道散射时，频域特征分析的问题。目前水下信道环境复杂，不易实地测试．采用蒙特卡洛方法仿真海洋水下信道得到实际光传输特性。本文从光学角度分析了海洋水下激光通信信道特性．通过蒙特卡洛建立了激光海水信道传输模型．对光子在海水介质中的传输过程中的吸收及散射进行分析。弱醴船固信一—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

8、——————————一1海水信道的光学特性海水的光学特性与纯海水、溶解物和悬浮体这三种因素有关。海水中各种成分最主要的两个