对各种水环境中的水下光学无线通信调制技术的性能分析和优化
M Mokhtar Zayed1,2, Mona Shokair3,4
1Department of Communications, Faculty of Electronic Engineering, Menoufia University, Menoufia Governorate, Menouf City, Egypt. mohammed.mokhtar.zayed@gmail.com.
Scientific reports
|September 17, 2025
概括
开关键 (OOK) 提供了最长的水下通信范围,而像64-QAM这样的先进方案提供了更高的数据速率. 选择正确的调制平衡范围和光谱效率,用于各种水下应用.
科学领域:
- 光学无线通信的无线通信
- 水产技术 水产技术
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 水下光学无线通信 (UOWC) 面临来自吸收,散射和流的性能挑战.
- 调制方案的选择对于可靠的UOWC系统至关重要.
研究的目的:
- 在UOWC系统中全面分析六个调制方案的性能.
- 在各种水下条件下评估通信范围,功率和通道容量之间的权衡.
主要方法:
- 模拟执行了开关键 (OOK),脉冲位置调制 (PPM),方位相位移转键 (QPSK),差异相位移转键 (DPSK),32相位移转键 (32-PSK) 和64方位振幅调制 (64-QAM) 的模拟性能.
- 使用520nm的LED和LD光源与光倍增器探测器.
- 评估了比特错误率 (BER),信号噪声比 (SNR),通道容量和跨不同水类和流强度的链接范围等指标.
主要成果:
- 开关键 (OOK) 实现了最长的链路距离 (123.73 m在纯海水中).
- 64方位振幅调制 (64-QAM) 显示出更高的频道容量 (53.23 bps/Hz).
- 高级调制方案需要增加功率和SNR.
结论:
- 在UOWC中,通信范围和光谱效率之间存在着根本的权衡.
- 这些发现指导了水下环境监测,机器人技术和防御的最佳调制策略的选择.
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