电子学报 ›› 2022, Vol. 50 ›› Issue (2): 391-395.DOI: 10.12263/DZXB.20210165

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解码转发方案下混合RF-UWOC传输系统的性能分析

黎赛1, 陈生海1, 杨亮1(), 胡彦彬2   

  1. 1.湖南大学信息科学与工程学院,湖南 长沙 410082
    2.湖南金龙智造科技股份有限公司,湖南 长沙 410100
  • 收稿日期:2021-01-26 修回日期:2021-08-26 出版日期:2022-02-25 发布日期:2022-02-25
  • 通讯作者: 杨亮
  • 作者简介:黎赛 女,1996年生于湖南长沙. 现为湖南大学信息科学与工程学院博士生,主要研究方向为光无线通信性能分析.
    陈生海 男,1989年生于湖南怀化.现为湖南大学信息科学与工程学院博士生,主要研究方向为协作通信性能分析.
    杨 亮(通讯作者) 男,1977年生于湖南邵阳.现为湖南大学信息科学与工程学院教授,主要研究方向为无线通信、光无线通信、无人机通信、物理层安全.E-mail: liangy@hnu.edu.cn
    胡彦彬 男,1983年生于湖南衡阳.现为湖南金龙智造科技股份有限公司工业设计中心副主任、工程师,主要研究方向为无线通信.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(91838302)

Performance Analysis of Mixed RF-UWOC Dual-Hop Transmission Systems with the DF Protocol

LI Sai1, CHEN Sheng-hai1, YANG Liang1(), HU Yan-bin2   

  1. 1.College of Computer Science and Electronic Engineering,Hunan University,Changsha,Hunan 410082,China
    2.Hunan Castking Intelligent Manufacturing Technology Co. ,Ltd. ,Changsha,Hunan 410100,China
  • Received:2021-01-26 Revised:2021-08-26 Online:2022-02-25 Published:2022-02-25
  • Contact: YANG Liang

摘要:

本文研究了解码转发(Decode-and-Forward,DF)方案下的混合射频/水下无线光通信(Radio Frequency-Underwater Wireless Optical Communication,RF-UWOC)系统的性能,其中RF链路服从广义K(Generalized-K,GK)衰落,UWOC链路服从混合指数-广义Gamma(Exponential-Generalized Gamma,EGG)衰落且存在指向误差.针对该混合RF-UWOC系统,推导了信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)和概率密度函数(Probability Density Function,PDF).利用这些结果,推导出了混合RF-UWOC系统的中断概率、平均误码率和平均信道容量的精确表达式.此外,为了获得更多显性结果,还给出了高信噪比情况下中断概率和平均误码率的渐近分析.最后,通过蒙特卡洛仿真,验证了分析结果的准确性.

关键词: 水下光无线通信, 混合中继, 解码转发, 性能分析

Abstract:

This paper investigates the performance of a mixed radio frequency/underwater wireless optical communication(RF-UWOC) system with decode-and-forward(DF) relay, where the RF link experiences generalized-K fading and the UWOC link is modeled by the mixture exponential-generalized Gamma(EGG) fading with pointing errors. For this mixed RF-UWOC system, we derive the cumulative distribution function(CDF) and probability density function(PDF) of the signal-to-noise ratio(SNR). Based on these results, exact analytical expressions of the outage probability, average bit error rate(BER), and average channel capacity for the mixed RF-UWOC system are presented. In order to obtain more useful insights, we provide the asymptotic results of the outage probability and average BER in the high SNR regime. Finally, our analytical results are verified via Monte-Carlo simulation.

Key words: underwater wireless optical communication, dual-hop relaying, decode-and-forward, performance analysis

中图分类号: