Channel Modeling of Satellite-to-Underwater Laser Communication Links: An Analytical-Monte Carlo Hybrid Approach

频道(广播) 自由空间光通信 蒙特卡罗方法 水声通信 水下 物理 概率密度函数 湍流 误码率 激光器 光学 光通信 大气模式 风速 梁(结构) 通信系统 电子工程 计算机科学 功率(物理) 功能(生物学) 强度(物理) 概率分布 大气(单位) 声学 统计物理学 统计模型 计算机模拟 多输入多输出 模拟 计算物理学 分布(数学) 电信 湍流动能 累积分布函数 天线分集 接口(物质) 光子 自适应光学
作者
Zhixing Wang,Renzhi Yuan,Haifeng Yao,Chuang Yang,Mugen Peng
出处
期刊:IEEE Transactions on Communications [IEEE Communications Society]
卷期号:74: 7390-7405
标识
DOI:10.1109/tcomm.2026.3683822
摘要

Channel modeling for the satellite-to-underwater laser communication (StULC) link remains challenging due to long distances and the diversity of the channel constituents. The StULC channel is typically segmented into three isolated channels: the atmospheric channel, the air-water interface channel, and the underwater channel. Previous studies involving StULC channel modeling either focused on separated channels or neglected the combined effects of particles and turbulence on laser propagation. In this paper, we established a comprehensive StULC channel model by an analytical-Monte Carlo hybrid approach, taking into account the effects of particles, bubbles, and turbulence. We first obtained the intensity distribution of the transmitted laser beam after passing through the turbulent atmosphere based on the extended Huygens-Fresnel principle. Then we derived a closed-form probability density function of angular fluctuations of the beam refracted by the random sea surface. These analytical results are then mapped to initialize photon states for the Monte Carlo simulation of the underwater channel. Based on the proposed StULC channel model, we analyzed the bit error rate and the outage probability under different environmental conditions and system parameters. Numerical results demonstrated that the influence of underwater particle concentration on the communication performance is more pronounced than that of both the atmospheric turbulence and the underwater turbulence. In addition, enlarging the receiver aperture provides a more effective performance improvement than increasing the receiver field-of-view angle.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小新完成签到,获得积分10
2秒前
Moudexiao完成签到 ,获得积分10
2秒前
搭碰完成签到,获得积分0
2秒前
3秒前
4秒前
小马甲应助Sy采纳,获得10
4秒前
tzj完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
OsamaKareem应助科研通管家采纳,获得20
6秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
OsamaKareem应助科研通管家采纳,获得20
6秒前
6秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
OsamaKareem应助科研通管家采纳,获得20
7秒前
7秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
zzzz应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
斯文败类应助一只咩利羊采纳,获得10
8秒前
lbw完成签到,获得积分10
9秒前
李李发布了新的文献求助10
9秒前
学习中完成签到 ,获得积分10
9秒前
小黑发布了新的文献求助10
10秒前
胡图图不糊涂完成签到,获得积分10
10秒前
cozy111发布了新的文献求助10
10秒前
LALA发布了新的文献求助30
12秒前
12秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6409789
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8228965
关于积分的说明 17459327
捐赠科研通 5462727
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2886436
邀请新用户注册赠送积分活动 1862919
关于科研通互助平台的介绍 1702275