白菊蓉，郭宇成,王彦本

(西安邮电大学 电子工程学院，西安 710121)

引 言

水下无线光通信(underwater optical wireless communication,UOWC)是近年来备受关注的一种通信方式。UOWC选用发光二极管(light-emitting diode,LED)或激光二极管(laser diode,LD)作为信息载体，具有更快的传输速度和较高的保密性[1]。直流偏置光正交频分复用(direct current bias-optical-orthogonal frequency division multiplexing,DCO-OFDM)有传输速度快、频谱效率高的优点，在射频无线通信领域有着成熟的发展与应用[2]。

峰均比(peak-to-average power ratio，PAPR )性能的好坏是衡量OFDM系统的重要指标，在参考文献[3]中提出的最小二乘-信号与削波比算法(least squares algorithm-signal-to-clipping noise ratio,LSA-SCR)不仅具有良好的PAPR性能，且收敛速度更快。信号压缩属于信号失真技术，在参考文献[4]中，结合选择映射(select mapping,SLM)方法与μ律压缩法，提出了一种SLM-C(select mapping-companding)法降低UOWC系统的PAPR。为了获得更好的PAPR性能，本文中结合子载波预留-最小二乘算法(tone reservation-least squares algorithm,TR-LSA)和A律压缩法[5]，该方法命名为TR-LSA-A。同时，采用遗传算法[6]优化后的反向传播(back propagation,BP)神经网络作为UOWC系统的信道估计来补偿水下信道所产生的衰减，从而获得更好的误码性能。

1 水下信道模型

不同于大气环境，水下无线光通信的信道干扰因素更为复杂，例如叶绿体、悬浮体所带来的干扰，而水介质对光的吸收及散射也会给光信号带来一定程度的衰减[7]，结合水下环境给光信号带来的各类影响因素，建立信道激光光源模型。UOWC信道激光光源模型如图1所示。

Fig.1 UOWC channel model

信道函数如下式所示：

exp[-c(λ,h,D)×d]

(1)

式中，Pt和Pr分别为信号的传输光功率和接收光功率，ηt和ηr分别表示信号传输及接收的效率，at与ar分别为传输和接收天线的孔径，d是传输距离，c(λ,h,D)是水下衰减系数，λ为所选用激光波长,h为叶绿素的密度，D为悬浮粒子浓度，θ为激光光源发散角。……