[发明专利]基于平行多跳架构的水下无线光通信系统误码率计算方法

权利要求书

1.基于平行多跳架构的水下无线光通信系统误码率计算方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)基于LN海洋湍流分布，考虑到路径损耗的影响，基于最大最小准则的路径选择算法，建立适于平行多跳-UWOC系统的传输模型，并推导出LN湍流和路径损耗联合作用下的平行多跳-UWOC系统复合信道模型的概率密度函数和累积分布函数；

2)利用高斯-拉盖尔多项式，得到LN湍流和路径损耗联合作用下的平行多跳-UWOC系统端到端闭合的平均误码率表达式，并通过蒙特卡罗法进行仿真验证；

3)将不同链路距离、消光系数、孔径、温度方差耗散率和结构参数带入到平行多跳-UWOC系统端到端闭合的平均误码率表达式中，得到该参数对系统性能的影响；

4)引入LDPC编码，通过蒙特卡罗法进行仿真，对比不同结构参数、码率、最大迭代次数和码长对平行多跳-UWOC系统性能的影响。

2.根据权利要求1所述的基于平行多跳架构的水下无线光通信系统误码率计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，建立适于平行多跳-UWOC系统的传输模型如下：

设x为发送信号序列，y为接收信号序列，平行多跳-UWOC系统中第i个平行路径中的第j跳接收的电信号的传输模型y_i,j可定义为：

y_i,j＝R_Ph_i,jx_i,j+n_i,j (1)

其中，x_i,j是MPSK副载波强度调制信号；R_P为光电响应系数；n_i,j为均值为零、方差为的加性高斯白噪声；h_i,j为联合的信道增益，表示为表示湍流导致的衰落因子，表示由吸收和散射引起的衰落因子。

3.根据权利要求1所述的基于平行多跳架构的水下无线光通信系统误码率计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，推导LN湍流和路径损耗联合作用下的平行多跳-UWOC系统复合信道模型的概率密度函数，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，为对数光强方差；

由吸收和散射引起的衰落因子h_l用指数分布表征：

h_l(L)＝exp[-c(λ)L] (3)

其中，L为传输路径长度，c(λ)为波长λ的光波在海水中的衰减系数，可由c(λ)＝a(λ)+b(λ)求得，其中a(λ)为吸收系数，b(λ)为散射系数；

1b)得到平行多跳-UWOC系统在考虑LN湍流和路径损耗联合作用下的复合信道模型的概率密度函数：

考虑LN湍流和路径损耗时联合的信道增益分别为湍流导致和吸收和散射引起的衰落因子，则概率密度函数f(h_i,j)为：

累积分布函数F(h_i,j)为：

其中，erf(·)为误差函数

4.根据权利要求3所述的基于平行多跳架构的水下无线光通信系统误码率计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，推导出LN湍流和路径损耗联合作用下的平行多跳-UWOC系统复合信道模型的累积分布函数，通过下述步骤实现：

1c)每条链路的瞬时电信噪比μ_i,j为：

其中表示平均电信噪比；为加性高斯白噪声的方差；R_P为光电响应系数；为链路的平均发射功率；ξ为调制指数；

1d)根据步骤1a)和1b)公式(2)中得到的LN信道模型的概率密度函数和公式(4)中得到的考虑LN湍流和路径损耗时的概率密度函数f(h_i,j)，结合步骤1c)的每条链路的电信噪比与联合的信道增益之间的关系，得到对应的LN湍流和路径损耗联合作用下的平行多跳-UWOC系统复合信道模型的累积分布函数。