多层水下信道中光无线通信的统一性能评估
信息论
2022-03-30 v1 math.IT
摘要
本文将以多层垂直水下链路建模为级联信道，并使用广义 Gamma（GG）、指数 GG（EGG）、指数 Weibull（EW）和 Gamma-Gamma（{\Gamma}{\Gamma}）海洋湍流模型，对水下光通信（underwater optical communication, UWOC）系统进行统一性能分析。考虑到独立非同分布（i.ni.d.）湍流模型和零视轴偏差指向误差模型，我们推导了信噪比（SNR）的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的统一解析表达式。我们利用中断概率、平均误码率（BER）和遍历容量以及中断概率与平均 BER 的渐近表达式，建立了所考虑 UWOC 系统的性能指标。我们推导了所提系统的分集阶数，以更好地洞察高 SNR 下的系统性能。我们还将受广义 Malaga 大气湍流、雾致随机路径增益和指向误差综合影响的地面光无线通信（terrestrial OWC, TOWC）集成进来，通过固定增益放大转发（AF）中继与 UWOC 链路通信。我们利用双变量 Fox H 函数推导 PDF、CDF、中断概率和平均 BER，分析了混合 TWOC 与多层 UWOC 系统的性能。我们使用蒙特卡洛仿真结果验证了精确与渐近表达式，并利用可用的基于测量的湍流海洋信道参数数据展示了所考虑水下 UWOC 系统的性能。
引用
@article{arxiv.2203.15232,
title = {Unified Performance Assessment of Optical Wireless Communication over Multi-Layer Underwater Channels},
author = {Ziyaur Rahman and Neel Vipulbhai Tailor and S. M. Zafaruddin and V. K. Chaubey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15232},
year = {2022}
}
备注
This paper has been submitted in IEEE for possible publication. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2203.14003