MIMO水下可见光通信：全面的信道研究、性能分析与多符号检测
信息论
2017-11-07 v2 math.IT
摘要
本文解析地研究了采用二进制脉冲位置调制(BPPM)的水下可见光通信(UVLC)系统的误码率(BER)性能。我们基于蒙特卡洛数值方法仿真了无信道衰落冲激响应(FFIR)，以考虑吸收和散射效应。此外，为了表征湍流效应，我们将上述FFIR乘以一个衰落系数，对于弱海洋湍流，该系数可建模为对数正态随机变量(RV)。而且，为了减轻湍流效应，我们在UVLC链路上采用多个发射机和/或接收机，即空间分集技术。借助高斯-埃尔米特求积公式和对对数正态随机变量求和的近似，我们提供了当接收端采用等增益合并(EGC)时系统BER的闭式表达式。我们进一步应用鞍点近似（一种精确的基于光子计数的方法）来评估存在散粒噪声时的系统BER。研究了基于激光的准直链路和基于发光二极管(LED)的漫射链路。由于UVLC信道对传播光子的多重散射效应会导致严重的码间干扰(ISI)，特别是对于漫射信道，我们还获得了最优多符号检测(MSD)算法，以显著减轻ISI效应并提高系统性能。我们的数值分析表明，解析结果与光子计数结果之间良好吻合，意味着信号依赖的散粒噪声可忽略不计；解析结果与数值仿真之间也良好吻合，证实了我们推导的系统BER闭式表达式的准确性。此外，我们的结果表明，空间分集显著减轻了衰落损伤，而MSD则大大缓解了ISI恶化。
引用
@article{arxiv.1704.00909,
title = {MIMO Underwater Visible Light Communications: Comprehensive Channel Study, Performance Analysis, and Multiple-Symbol Detection},
author = {Mohammad Vahid Jamali and Pooya Nabavi and Jawad A. Salehi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.00909},
year = {2017}
}