各向異性海洋湍流DHPIM無線光通信性能分析

張建磊，和晗昱，聶歡，邱曉芬，李佳琪，楊祎，賀鋒濤

（西安郵電大學 電子工程學院，西安 710121）

0 引言

海洋擁有豐富的化學和動力資源，是人類賴以生存和發展的空間。水下無線通信（Underwater Wireless Communication，UWC）技術實現了海洋探測信息的無線傳輸，近年來受到研究人員的廣泛關注［1］。目前海水通信中較為成熟的是射頻通信技術和聲學通信技術，其中射頻通信收發器體積過大、成本能源消耗大且由于海水電導率較大無線電波在水下傳播時會急速衰減，無法實現水下長距離傳輸和高速通信。聲學通信設備體積大、功耗大、傳輸速率低、可用帶寬有限且傳輸過程中會發生嚴重的多徑效應［2］，限制數據的傳輸速度并且導致誤碼率增加。水下無線光通信具有無電磁輻射、速率快、可移動性強、安全性好、帶寬高和綠色環保等優點［3-4］，成為水下傳感數據傳輸和獲取海洋監測信息的新選擇［5-6］。其中藍綠光受到海水吸收、散射造成的損耗較小且水下傳輸速率可達Gbit/s，因此多利用藍綠光承載信息，實現水下遠距離傳輸。

光束在海水中傳輸時會受到海水的吸收和散射，造成能量損失而使光信號產生衰減。其次，海洋環境中的穩定溫度層和穩定鹽度層受到速度場的擾動而導致溫度和鹽度的時空分布不均勻，從而導致海水折射率的時空波動，這種由于海水折射率的隨機波動起伏引起的效應稱為海洋湍流［7，8］。海洋湍流通過光束漂移、光束擴展、到達角起伏、振幅、相位以及強度的波動（閃爍）和波前畸變等方式影響光束的傳播，從而導致通信誤碼率增加，無線光通信系統穩定性降低［9-13］。……