[发明专利]基于LN分布的UWOC-MD通信系统误码率和吞吐量的计算方法

权利要求书

1.基于LN分布的UWOC-MD通信系统误码率和吞吐量的计算方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)基于LN衰落信道，建立适于UWOC系统的数学信道传输模型，并推导LN湍流和路径损耗共同作用下的UWOC系统复合信道模型关于瞬时电信噪比的概率密度函数和累积分布函数；

2)分别考虑采用最大信噪比调度策略和选择调度策略，推导LN湍流和路径损耗联合作用下的UWOC-MD系统复合信道模型关于瞬时电信噪比的概率密度函数和累积分布函数；

3)根据香农公式，计算LN湍流和路径损耗共同作用下的UWOC-MD系统的理论平均吞吐量，并分别化简得到最大信噪比调度策略平均吞吐量和选择调度策略平均吞吐量；

4)根据BPSK调制方式下的UWOC系统在高斯信道下的条件误码率，计算LN湍流和路径损耗共同作用下的UWOC-MD系统的理论平误码率，并利用广义高斯拉盖尔多项式化简，分别得到最大信噪比调度策略和选择调度策略平均误码率；

5)将接收孔径、海水温差耗散率、海水温度与盐度对功率谱贡献的比值以及传输距离参数代入推导出的平均吞吐量和平均误码率理论表达式中，同时依据蒙特卡洛仿真得到比例公平调度算法和重新定义的自适应阈值比例公平调度算法的系统平均误码率和吞吐量，得到该参数对采用不同种调度策略UWOC-MD系统性能的影响。

2.根据权利要求1所述的基于LN分布的UWOC-MD通信系统误码率和吞吐量的计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，建立适于UWOC系统的数学信道传输模型如下：

记基站与编号为m∈{1,2,3,...,M}的用户之间的路径下标为m，假设所给系统是接入点到任意接收节点等距的非同质系统，不同链路相互独立，则链路m的离散时间信道模型表示为：

y_m＝R_pL_pI_mx_m+n_m (1)

其中，R_p为接收端光电检测器的响应常数；L_p为由吸收和散射产生的光功率传输损耗常数因子；x_m∈{-1,1}为经二进制相移键控调制的已调符号；n_m为与信号独立的加性高斯白噪声；I_m为由海洋湍流引起的光功率随机衰落因子。

3.根据权利要求1所述的基于LN分布的UWOC-MD通信系统误码率和吞吐量的计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，LN湍流和路径损耗共同作用下的UWOC系统复合信道模型的概率密度函数和累积分布函数，通过下述步骤实现：

1a)给出LN信道模型的概率密度函数和路径损耗函数；

其中，LN信道模型的概率密度函数为：

其中和分别为服从正态分布的变量z＝lnI_m的均值和方差，I_m为由海洋湍流引起的光功率随机衰落因子；

路径损耗函数为：

L_p(λ,L)＝exp(-c(λ)L) (5)

其中，c(λ)表示消光系数，L表示通信距离；

1b)得到UWOC系统在考虑LN湍流和路径损耗共同作用下的联合信道衰落系数h_m＝I_m×L_p的概率密度函数为：

1c)基于强度调制/直接检测的方法，对于任意的编号为m的链路，其瞬时电信噪比定义如下：

其中，R_p为接收端光电检测器的响应常数；L_p为由吸收和散射产生的光功率传输损耗常数因子；P_av为平均发射功率；N₀为加性高斯白噪声的双边功率谱密度；为平均电信噪比；

UWOC系统在考虑LN湍流和路径损耗共同作用下的联合信道关于瞬时电信噪比γ_m的概率密度函数为：

瞬时电信噪比γ_m的累积分布函数为：