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双跳混合射频-水声通信系统：物理层安全分析
摘要： 本文研究了一种双跳混合射频/水下光无线通信（RF-UOWC）系统的保密性能。该系统由单天线源节点（S）通过多天线接收的中继节点与作为合法接收端的目地节点（D）通信。具体而言，中继节点通过射频链路接收来自S的信号，采用最大比合并技术处理后，以固定增益或可变增益放大输出组合信号，再通过水下光无线链路转发至D。传输协议实施过程中存在窃听者试图窃听射频链路（即S-R）。我们推导了系统平均保密容量和截获概率的精确闭式表达式——分别用梅杰G函数以及单变量和双变量福克斯H函数表示，并分析了所得解析公式与蒙特卡洛仿真方法的计算复杂度。所推导的解析公式能有效表征系统和信道参数（包括中继天线数量、窃听节点数量、中继增益、射频链路衰落严酷度及水下光无线链路水湍流严酷度）对保密性能的影响。
关键词： 截获概率，水下光无线通信（UOWC），双跳中继，物理层安全，性能分析，放大转发，平均保密容量
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过从离散单光子脉冲中恢复时钟和数据实现的光子计数水下无线光通信
摘要： 为实现利用低成本发光二极管（LED）和单光子雪崩二极管（SPAD）进行长距离水下通信，我们提出了一种直接从SPAD输出的离散随机脉冲序列中恢复时钟与数据的方法。在此基础上，建立了一个新的通信模型，该模型不仅考虑了时隙内光子通量波动和光子检测量子效率的变化，还考虑了由此引起的恢复时钟相位差。搭建了一套光子计数水下无线光通信（UOWC）系统，通过实验验证了门控信号数量、同步字符长度和波特率等系统设置参数对平均误码率（BER）的影响。实验结果表明：在单时隙平均仅10个光子的条件下，可实现误码率为3.51×10??、波特率为1Mbps的光子计数UOWC通信。
关键词： 时钟同步、水下光无线通信（UOWC）、光子计数、数据恢复
更新于2025-09-11 14:15:04