海洋湍流影响下的NOMA多用户激光通信及其衰落抑制方法研究
批准号:
62071365
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
王平
依托单位:
学科分类:
海上和水下通信
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王平
中文摘要
水下激光通信具有传输带宽大、功耗低和保密性强等优点,是实现海洋近距离高速通信的关键技术之一。针对当前的水下激光通信多采用正交多址这一频谱利用率低的接入方式,申请者提出了一种基于非正交多址接入(NOMA)的水下多用户激光通信系统。研究中拟结合蒙特卡罗仿真、多层相位屏数值模拟以及水下激光传输实验建立能够准确反映海洋NOMA激光通信系统传输特性的复合海洋信道模型。进而,考虑到多用户链路的差异性,基于孔径平均、中继以及空间分集等技术设计高可靠性的水下NOMA用户配对算法。同时,针对水下NOMA激光通信系统设计合理的功率分配算法以满足通信的有效性需求,为海洋高性能激光通信系统设计提供参考。
英文摘要
Undersea laser communication has the advantages of wide transmission band, low power consumption and strong confidentiality, which is one of the key technologies to achieve high-speed communication at short distance in the ocean. In view of the current underwater laser communication using Orthogonal Multiple Access(OMA), which has low spectrum efficiency, the applicant has proposed a Non-Orthogonal Multiple Access(NOMA) based underwater multi-user laser communication system. In the project, it is planned to combine Monte Carlo simulation, Multi-layer phase screen numerical simulation and underwater laser transmission experiment to establish a composite oceanic channel model that can accurately simulate the transmission characteristics of the oceanic NOMA laser communication system. Furthermore, considering the diversity of multi-user links, a highly reliable user pairing algorithm for the oceanic NOMA-based UWOC system is proposed on the basis of the aperture averaging, relay and spatial diversity technology, etc. At the same time, a reasonable power allocation algorithm is presented for the underwater NOMA laser communication system to meet the effectiveness of communication. The project can provide theoretical reference and technical support for the design of high-performance oceanic laser communication system.
近年来,水下无线传感器网络及自动水下航行器网络等多节点大规模网络对现有水下无线通信技术的传输速率、频谱效率及多用户连接提出了新的挑战。为此,非正交多址接入 (Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA) 辅助的水下无线光通信 (Underwater Wireless Optical Communication, UWOC) 技术受到了研究人员的广泛关注。其不仅有效提高了链路传输速率,还可以通过功率复用或者特征码本设计,实现多用户接入并显著提升通信系统的频谱效率和覆盖概率。到目前为止,有关水下NOMA多用户激光通信系统的研究已经取得了部分进展,但是与人们的期望相比,仍有一定的差距。基于此,本项目围绕水下NOMA多用户激光通信系统,从海水吸收和散射建模、海洋湍流信道建模、水下激光通信实验、海洋湍流抑制方案设计、水下NOMA激光通信功率分配算法等方面开展了深入的研究。结果表明,相较于传统的比尔定律,基于蒙特卡罗模拟的海水吸收、散射模型可以更加真实地描述水下环境。本项目提出的指数-伽马-韦伯混合分布模型可以更好地描述气泡占主导因素时引起的海洋湍流。调制解调、协作架构、空间分集、信道编码、智能反射面以及孔径平均等技术可以有效缓解海洋湍流引起的信道衰落。具体地,随着接收孔径的增大,NOMA-UWOC系统的中断概率性能得到明显改善;随着海水浑浊度的增加,该系统的中断性能逐渐恶化。当中断阈值大于1时,动态串行干扰消除(Successive Interference Cancellation, SIC) 方案会导致两用户的中断性能均遭遇错误平台;此外,非理想的SIC方案会引起中断概率平台、平均误码率的错误平台及遍历和速率的“瓶颈”。相较于强度调制直接检测,采用外差检测技术的NOMA-UWOC系统可以获得更可靠的中断性能和覆盖概率性能。随着功率分配算法因子的增加,用户1在接收端优先解码的概率会逐渐增大,反之用户2优先解码概率会逐渐减小;当功率分配因子一定时,考虑动态顺序解码策略比考虑固定顺序解码策略的系统具备更好的传输性能。本工作为NOMA-UWOC系统的设计与应用奠定了较为坚实的研究基础。
新型非对称复合透明电极MgZnO日盲紫外光探测器工作机理与实验研究
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批准号:61474090
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:王平
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依托单位:
国内基金
海外基金