基于APD与PIN接收机的UWOC系统误码率性能优化研究

摘要

本文主要研究采用雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode,APD)和PIN(Positive-Intrinsic-Negative)光电二极管作为接收机时,水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)系统的误码率(Bit Error Rate,BER)性能及其优化.具体而言,提出并通过数值仿真验证了一种含指向误差的双指数函数路径损耗模型,以更全面地描述清澈海洋水质UWOC的信道特性.基于此模型,在上述两种接收机场景下,分别推导了采用OOK(On-Off Keying)调制时UWOC系统的理论BER闭型表达;以最小化BER为优化目标,证明该优化问题实际上是一个关于接收机倾斜角的凸优化问题,并给出了相应的理论解与数值仿真验证.理论分析和仿真结果均表明:根据理论计算与仿真得到的最佳倾斜角,可以合理地倾斜接收机,相较于未倾斜前的UWOC系统误码性能,其性能提升幅度最大能达到71.68%.