通过针对具有动态波浪和移动接收器的 WA-OWC 的实时基于图像的波束跟踪增强性能
信号处理
2024-04-25 v1
摘要
不断深化的水下活动推动了对可靠、灵活且高速率的水下通信链路日益增长的需求。光无线通信 (OWC) 作为短至中程通信的最有前途的技术而出现，促进了从海底到飞行器的信息实时高速传输，随后飞行器可以将信息中继到地面站。然而，建立稳健的水空链路面临两个主要挑战： 光束穿过起伏的海面时由于时变折射导致的光束漂移； 无人机在海面上方悬停时的移动。本文实验演示了一种实时基于图像的波束跟踪系统，以减轻在 0.14 m 水下和 1.83 m 自由空间 OWC 信道上由动态波浪和接收器移动引起的波束失准。实验结果表明，接收光斑相对于接收器的偏移标准差显著降低。此外，该跟踪系统能够熟练地适应高达 150 cm/s 的接收器速度，同时保持低于 10% 的极低丢包率 (PLR)。通过解决动态波浪和移动接收器的综合影响，所提出的波束跟踪系统成功实现了 PLR 降低 70% 和误码率 (BER) 降低一个数量级。这导致最大吞吐量从 50 Mbps 激增至 850 Mbps，实现了 17 倍的大幅提升。实验结果验证了波束跟踪系统在克服复杂水空 OWC (WA-OWC) 信道中的不利影响以及支持高速数据传输方面的可行性和有效性。
引用
@article{arxiv.2404.15334,
title = {Performance Enhancement via Real-time Image-based Beam Tracking for WA-OWC with Dynamic Waves and Mobile Receivers},
author = {Yujie Di and Anzi Xu and Lian-Kuan Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.15334},
year = {2024}
}