水下激光通信：MRC分集接收优化性能与仿真

本文主要探讨了在水下通信环境中，特别是长距离水下激光通信面临的挑战，即信号强度由于海水的吸收和散射而显著衰减，导致信噪比(SNR)降低和误码率(BER)上升，限制了通信的最远距离。针对这一问题，作者提出了将最大比合并(MRC)分集接收技术引入水下激光通信系统的研究策略。 MRC是一种空间分集接收技术，其核心是根据各个接收路径的信噪比来动态调整加权系数，以最大程度地提高接收信号的质量。相比之下，等增益合并(EGC)则是简单地平均所有接收路径的信号，没有考虑到信噪比差异。文章深入分析了在考虑水体吸收和散射影响的情况下，MRC相较于EGC对水下激光通信接收器性能的优化作用。通过推导MRC的加权系数分配方法，研究者揭示了接收支路数量与系统BER性能之间的关系。 为了验证理论分析，文章利用了蒙特卡罗仿真技术，模拟了在IB型水质条件下，波长为532nm的绿光在100米深水中的六路分集接收器中，MRC相对于EGC的性能提升。结果显示，MRC能够在满足相同误码率要求时，显著增加水下激光通信的最远传输距离；而在相同的传输距离下，MRC能有效降低误码率，从而提高通信系统的可靠性。 此外，仿真还进一步考察了在Jerlov IB和II类水质下，两种分集合并技术的BER随通信距离变化的情况，进一步证实了MRC在不同水质条件下的优势。这项研究为解决水下长距离激光通信的性能瓶颈，实现工程化的解决方案提供了有力的理论支持和实践依据。因此，最大比合并分集接收技术对于提升水下激光通信系统的有效性和可靠性具有重要的实际意义。