水下光学无线通信中双向多跳网络的性能分析

"这篇论文是关于在湍流信道中两路多跳水下网络的性能特征分析。作者邢方圆、殷洪玺和景连友来自大连理工大学信息与通信工程学院。文章于2019年8月17日提交，9月10日接受，9月29日在线发布。研究主要关注的是水下光无线通信中的两路多跳系统的性能，考虑了吸收、散射以及海洋湍流等因素的影响，并基于解码转发（DF）中继策略建立了模型。文中通过假设海洋湍流遵循对数正态分布，推导出了精确的闭合形式的中断概率表达式。数值结果揭示了不同参数对中断性能的影响，并表明两路多跳系统相对于单路多跳系统和两路两跳系统有显著的性能提升。" 在水下无线通信领域，尤其是光学无线通信，本文提出的研究具有重要意义。由于水下环境的复杂性，如光线在水中的吸收、散射以及由海洋湍流引起的随机性变化，这些因素都会显著影响通信质量。两路多跳通信系统是一种有效的解决方案，它允许两个节点同时交换信息，通过多个中继节点进行接力传输，从而提高通信效率和可靠性。 文章的核心在于对中断概率的分析。中断概率是衡量通信系统性能的一个关键指标，特别是在存在各种干扰和损耗的情况下。作者假设海洋湍流服从对数正态分布，这使得他们能够推导出一个精确的闭合形式表达式，以便更准确地预测和量化系统在实际环境下的性能。 数值模拟的结果表明，不同的系统参数，如吸收系数、散射系数、海洋湍流强度等，都会显著影响中断概率，进而影响通信系统的整体性能。两路多跳系统的优越性在于，它能更好地抵抗这些不利因素，提高数据传输的成功率，降低了通信中断的可能性。相比于单路多跳系统，这种双向同时通信的方式可以减少总的传输时间，提高信道利用率；而相比于两路两跳系统，它通过增加中继节点，增加了信号传播的冗余路径，增强了网络的容错能力。 这项研究为水下光学无线通信的系统设计提供了理论基础，对于优化网络性能和提高通信可靠性具有指导意义，尤其是在面对海洋环境的挑战时。未来的工作可能会进一步探讨如何在实际应用中优化这种两路多跳系统，以实现更高的通信质量和效率。