水下无线光通信系统信道冲激响应拟合函数对比分析

作     者：谭跃跃 李岳衡 黄平 刘陕陕 居美艳 Tan Yueyue;Li Yueheng;Huang Ping;Liu Shanshan;Ju Meiyan

作者机构：河海大学计算机与信息学院江苏南京211100 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2021年第41卷第11期

页      面：53-62页

核心收录：

学科分类：082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费项目(2019B15714) 国家自然科学基金(61832005) 

主　　题：光通信 水下无线光通信 信道冲激响应 蒙特卡罗仿真 数据拟合 双指数函数 

摘      要：鉴于目前尚未有用于拟合清澈海洋水质信道冲激响应(CIR)曲线的函数,提出一种使用双指数函数拟合清澈海洋水质CIR曲线的方法,并与现有的其他4种拟合函数如单伽马、逆高斯、双伽马、CEAPF进行对比,以揭示所提方法的优势。在不同海水水质、传输距离、接收机视场角条件下,研究5种拟合函数各自的拟合效果和适用范围,并通过蒙特卡罗仿真实验加以验证。理论分析和仿真结果表明:所提双指数函数不仅在清澈海洋水质下的拟合效果很好,浑浊海港水质下的拟合效果也相当不错,特别是在短距离(比如10 m)清澈海洋水质、各种传输距离和视场角的浑浊海港水质下,皆超越其他4种函数的拟合性能。原用于拟合大气环境CIR的单伽马函数也可用于拟合清澈海洋和浑浊海港两种水质的CIR;采用逆高斯函数拟合清澈海洋、近海海岸、浑浊海港三种水质的CIR都有较大误差;双伽马函数则可较好地拟合近海海岸和浑浊海港这两种浑浊水质下的CIR,但却无法拟合清澈海洋的CIR;CEAPF函数总体上可用于拟合三种水质的CIR,且取得了不错的拟合效果。