蓝绿激光通信海水信道的研究

论文摘要

蓝绿激光通信的海水信道是个比较复杂的信道。建立一个完善的四季海水信道垂线衰减模型对蓝绿激光上行/下行通信系统的研究、设计和实现有着重要的理论意义和价值。本文着重研究了海水信道中不同衰减物质的四季吸收、散射垂线分布特性,分析了温跃层对衰减特性的影响,并分别对不同场景下的上/下行信道传输特性进行MC仿真,并对仿真结果和理论推导进行了比较分析。首先,在黄海340-360N,1220-1240E范围内,重点讨论了叶绿素、黄色物质和悬浮沙粒的四季浓度分布,建立了基于介质质量浓度的四季吸收垂线分布模型以及四季米氏散射垂线分布模型。其次,分析了季节性温跃层的存在对海水信道衰减特性的影响,基于改进的基因表达式编程（GEP）实现了海水中温跃层内部衰减系数的四季垂线分布模型的自动建模,并与传统的曲线拟合算法:MATLAB曲线拟合工具箱（cftool）、改进的遗传算法进行比较。最后,采用蒙特卡罗方法模拟了不同季节场景下的蓝绿激光在海水和大气中的上下行传输,对接收到的光斑进行统计分析,通过理论分析验证了仿真的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪言
• 1.1 课题背景、目的和意义
• 1.2 国内外激光通信海水信道的研究现状及趋势
• 1.3 本文研究内容和章节安排
• 2 悬浮粒子的散射特性及建模
• 2.1 米氏散射
• 2.2 基于质量浓度的米氏散射模型
• 2.3 本章小结
• 3 悬浮粒子的吸收特性及建模
• 3.1 叶绿素
• 3.2 悬浮沙粒
• 3.3 黄色物质
• 3.4 本章小结
• 4 温跃层的衰减特性研究及建模
• 4.1 温跃层特性分析
• 4.2 基于cftool 的衰减系数拟合
• 4.3 基于改进GA 的衰减系数建模
• 4.4 基于改进GEP 的衰减系数自动建模
• 4.5 各建模方法的仿真结果对比及分析
• 4.6 本章小结
• 5 上/下行信道仿真及分析
• 5.1 MC 的仿真算法
• 5.2 下行光斑分布特性研究
• 5.3 上行光斑分布特性研究
• 5.4 上/下行信道的衰减分析及比较
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献