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[IEEE 2019年第16届加拿大信息论研讨会（CWIT）- 加拿大安大略省汉密尔顿市（2019年6月2日-6月5日）] 2019年第16届加拿大信息论研讨会（CWIT）- 水下无线光通信的角向MIMO：信道建模与容量

DOI：10.1109/CWIT.2019.8929907 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 本文提出了一种用于多输入/多输出（MIMO）水下无线光通信（UWOC）的替代架构，该架构依靠角度传输而非直接空间传输。与常规水下MIMO系统（C-MIMO）相比，角度MIMO（A-MIMO）系统具有图像放大倍数不受链路距离影响、角度传输大幅降低此类链路对准要求的优势。这些特性对水下无线传感器网络（UWSN）尤为重要——在动态环境中维持水下航行器与浮标传感器节点的对准往往十分困难。本文阐述了水下信道中A-MIMO的架构，并在清澈海水和近岸海水条件下进行数值特征分析。作为对比，我们还对参数相似的C-MIMO水下系统进行了特征描述，并比较了A-MIMO与C-MIMO在不同链路距离和对准误差下的信道容量。数值结果表明：采用更小尺寸收发器的A-MIMO在保持链路容量方面，其抗失准性能远优于C-MIMO。
作者： Abdallah S. Ghazy，Steve Hranilovic，Mohammad-Ali Khalighi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究角向多输入多输出（A-MIMO）架构在水下无线光通信（UWOCs）中的性能表现，并与传统多输入多输出（C-MIMO）系统进行对比，重点关注失准和动态信道条件下的信道建模与容量问题。

研究成果

角向MIMO（A-MIMO）架构在水下无线光通信中相比传统MIMO（C-MIMO）系统具有显著优势，包括固定尺度成像和抗失准误差的鲁棒性。数值结果表明，在失准和动态信道条件下，A-MIMO比C-MIMO能更好地维持链路容量，使其成为水下无线传感器网络（UWSNs）的有力候选方案。

研究不足

该研究仅限于使用MCRT进行数值模拟，未包含真实水下环境中的实际测试。A-MIMO的性能仅在特定条件下与C-MIMO进行比较，且未探讨更严苛环境因素的影响。

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