Detecção por Ressonância Estocástica Adaptativa de Sinais Ópticos Fracos na Comunicação a Laser Subaquática

ZHANG Jianlei ,  

LAN Xiang ,  

YANG Yi ,  

HE Fengtao ,  

ZHU Yunzhou ,  

摘要

Para lidar com o problema de dificuldade na detecção do sinal óptico recebido submerso em ruído forte devido à baixa relação sinal-ruído no sistema de Comunicação Óptica Sem Fio Subaquática (Underwater Optical Wireless Communication, UOWC), é proposta uma metodologia de detecção de sinais ópticos fracos subaquáticos baseada na Ressonância Estocástica Adaptativa (Adaptive Stochastic Resonance, ASR). Este artigo analisa as características do sinal óptico fraco subaquático e o mecanismo de detecção da ressonância estocástica, introduzindo uma amostragem secundária que permite aplicar a ressonância estocástica à detecção de sinais ópticos em qualquer frequência. São analisados os parâmetros que influenciam o sistema de ressonância estocástica, propondo-se um método de detecção que combina o algoritmo de colônia de formigas aprimorado com a ressonância estocástica, ajustando dinamicamente os parâmetros do sistema com base no desempenho da detecção para alcançar uma correspondência ótima, implementando a ressonância estocástica adaptativa. Para validar a eficácia do método, foi construído um sistema experimental UOWC baseado em fotodiodo de avalanche (Avalanche Photodiode, APD). Os resultados experimentais mostram que, para uma relação sinal-ruído SNR = -4.559 5 dB, a taxa de erro de bit é de 5×10⁻⁴, comprovando ainda que a detecção de sinais ópticos fracos subaquáticos baseada na ressonância estocástica adaptativa pode melhorar significativamente o desempenho da taxa de erro de bit do receptor UOWC.

关键词

Comunicação Óptica Sem Fio Subaquática; baixa relação sinal-ruído; ressonância estocástica; algoritmo de colônia de formigas

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