引用本文：
张林，王大帅，张鹏，等. 水下无线光通信抗湍流调制技术[J]. 光通信技术，2024，48（6）：11-15.
张 林1，王大帅2*，张 鹏2，杨珂琛1，王 乐1，赵 婷３
（1.长春理工大学 电子信息工程学院，长春 130022； 2.长春理工大学 光电工程学院，长春 130022；3.大陆汽车电子（长春）有限公司 净月分公司，长春 130000）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：针对水下无线光通信中由于湍流影响导致的光强闪烁及接收端光功率抖动问题，提出了一种基于广义伽马分布（GGD）模型的水下无线光通信准相干通信方法。该方法通过调节光源电流来实现光的强度调制，并使用调制信号对正弦载波的频率进行调制。通过仿真分析，研究了不同强度的水下湍流对光强信号频率的影响，并验证了准相干通信方法在抵抗湍流方面的能力。仿真结果表明：该方法能够在不同的湍流强度条件下有效地抑制光功率的波动，显著降低误码率；在强湍流环境中，误码率可以降至5.25×10-5。
关键词：光强闪烁；抗湍流；广义伽马分布；准相干通信方法；频率
中图分类号：TN91 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2024）06-0011-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.06.003
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研究背景与意义：
光信号在水下传输时，会受到水下湍流的影响，导致光强闪烁和接收端光功率抖动，进而影响系统误码性能。
现有研究多基于仿真，尚未得到实验验证，且对不同湍流环境下光强信号的通信实现方式缺乏具体分析。
水下湍流信道模型：
采用广义伽马分布（GGD）模型来描述水下湍流信道，该模型能较好地拟合从弱到强不同强度的湍流。
GGD的累计分布函数和概率密度函数由尺度参数b、形状参数a和c决定，可以通过调整这些参数来模拟不同强度的湍流。
准相干通信方法：
提出了一种准相干通信方法，旨在解决水下湍流带来的接收信号强度抖动问题。
该方法基于频率调制技术，通过仿真验证了其在不同湍流强度下的可行性和可靠性。
仿真结果与分析：
通过Matlab对GGD信道模型进行仿真，分析了不同湍流强度下光强信号的频率特性变化。
结果表明，水下湍流对光强信号的频率特性影响甚微，可以通过频率调制技术来实现抗湍流效果。
信号恢复与误码率比较：
在非相干解调过程中，频率调制信号能够无失真地恢复出原始输入信号。
与直接传输方法相比，准相干通信方法在相同湍流强度下具有更低的误码率，尤其在强湍流环境中表现出色。
准相干通信方法的优势：
在强湍流环境下，准相干通信方法能够将误码率降低到非常低的水平（如5.25×10^-5），远优于直接传输方法。
该方法有利于提高UWOC系统的通信性能和稳定性，适用于需要实时控制的水下应用场景。
研究贡献与未来展望：
本研究为未来实时水下作业控制提供了潜在的技术指导，有助于推动UWOC技术的发展和应用。
未来研究可以进一步探索实验验证和实际应用中的挑战与解决方案，以推动UWOC技术的商业化进程。