一种水下光通信中基于先验模型的预均衡方法

2021-04-21石俊杰

光通信研究 2021年2期

张磊，敖珺，石俊杰

(桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541000)

0 引言

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication, UWOC)系统是指用激光或发光二极管(Light Emitting Diode, LED)承载信息，以海水作为传输媒介的一种通信方式[1]。

光在海水中的传播会受到一些影响，最主要的影响可归纳为3个方面，分别是水下湍流引起的平坦衰落、吸收作用引起的衰落和大分子颗粒物引起的散射。湍流现象可被理解为，由于水下环境中密度、温度和盐度的改变而引起的光沿传输路径传播时折射率的快速变化，从而影响通信性能[2]；海水对光的吸收与散射作用统称为衰减作用[2]，吸收作用指水下光传播时的能量损失，散射作用会改变光子原来的传播方向，增加水下光信道的复杂性，最终使光在接收端产生时延扩展，造成码间串扰(InterSymbol Interference, ISI)，从而影响通信性能[3]。

为解决以上问题，近年来，研究人员提出了均衡技术来提高通信性能[4-5]。目前采用的均衡技术主要包括在接收端进行处理的后均衡技术和在发射端进行处理的预均衡技术[6]。

本文将均衡技术应用于基于直流偏置光正交频分复用(Direct Current Offset Orthogonal Frequency Division Multiplexing, DCO-OFDM)调制的UWOC系统，对整体系统以及多种均衡算法进行了实现，对时域预均衡算法原理进行了推导。在此基础上本文还提出了一种基于先验信息的UWOC预均衡算法，并与多种现有均衡算法对比了均衡后的误码率(Bit Error Ratio，BER)性能。