[发明专利]一种水下无线光通信信道仿真模拟方法

权利要求书

1.一种水下无线光通信信道仿真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)给定高斯光源随机光子数量、光腰尺寸以及发散角，生成高斯半径分布、基于薄透镜变换矩阵的极发散角以及均匀分布天顶角，确定光束形状；

(2)对步骤(1)中生成的激光高斯光斑进行采样得到光子；

(3)获取光子坐标和方位角，并根据HG函数生成散射角；

(4)根据海水吸收和散射系数产生随机自由步长；

(5)由散射角和方位角确定光子运动方向矢量，得到位移后的光子坐标位置；

(6)设定水下信道传输的上下界面，判断光子坐标位置是否到达界面外，若是，则将界面外光子的运动路径折返至界面内，更新步骤(5)中光子的坐标位置，否则，进行步骤(7)；

(7)判定光子是否到达设定的探测面，若是，则进行步骤(8)，否则，进行步骤(9)；

(8)将光子移动步长累加计入光子运动距离，记录到达探测面的坐标位置及散射角，将光子状态标定为接收，并累积光子权重后，返回步骤(2)；

(9)将光子移动步长累加计入光子运动距离；

(10)计算发生散射后的权重值W_n＝W_n-1(b/c)，其中，所有光子初始权重W＝1，n为发生散射的次数，b/c为发生散射时的功率损失系数，b为海水散射系数，c为海水衰减系数，W_n-1为上一次发生散射的权重值；

(11)判断散射后权重值W_n是否大于设定阈值W_th，若是，则返回步骤(3)，否则，判定光子消亡，停止追踪并返回步骤(2)；

(12)步骤(2)进行N次后停止仿真，最终接收到的光子权重值累积与N的比值即为水下光信道的衰减系数；其中N为采样光子数目。

2.根据权利要求1所述的一种水下无线光通信信道仿真模拟方法，其特征在于，步骤(1)中光束形状为基于LD光源的高斯光束。

3.权利要求1所述的一种水下无线光通信信道仿真模拟方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)中通过蒙特-卡罗方法得出光子随机自由步长、散射角和方位角。

4.权利要求1所述的一种水下无线光通信信道仿真模拟方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)中通过蒙特卡罗随机模拟的方法确定采样光子坐标和光子随机自由步长，随着模拟次数增多对各次统计量求取平均值来获得稳定结论。