在生物发光条件下，水下光无线通信系统的性能分析

《Journal of Marine Engineering & Technology》：Performance analysis of the underwater optical wireless communication system under bioluminescence conditions

水下光通信受浮游生物发光、太阳辐射等环境噪声影响显著，研究通过理论分析和模拟探讨了不同水质、水深、太阳辐射及生物发光浓度下50米和100米无线光链路的误码率（BER）性能，发现生物噪声和太阳辐射均提升BER并限制通信距离，近海环境比浑浊水域通信距离多4.8米，为优化UWOC系统设计提供关键参数。

　　

摘要

水下光无线通信受到颗粒物散射、湍流和环境噪声的强烈影响。太阳辐射和生物发光是环境噪声的两个主要来源，它们会降低水下光无线通信系统（UWOC）的性能。本研究旨在分析不同生物发光物种产生的环境噪声对400–600纳米传输窗口内UWOC系统性能的影响。在实验中，我们在水柱1米深处建立了50米和100米的无线光链路，并通过理论和仿真方法分析了比特错误率（BER）的表现。此外，本文还深入分析了在各种海洋条件（水体类型、水深、太阳辐射和物种浓度）下水下光链路的BER性能。仿真结果表明，生物发光噪声会提高光链路的BER并限制通信范围。当BER为10^?4时，位于沿海水域50米处、在7米深度受到生物发光刺激的情况下，甲藻、桡足类和贝罗类的通信范围分别为19.8米、19.2米和18.6米。进一步的研究还表明，与生物发光噪声相比，太阳噪声会更大程度地影响BER。本研究还模拟了在生物发光存在的情况下，不同水体类型（沿海水和浑浊水）中UWOC通道的BER性能。结果显示，在浑浊水和沿海水中，通信范围分别为15米和19.8米。这些仿真结果对于开发适用于多种环境条件的UWOC系统的设计师来说具有重要意义。