In this work, a cooperative optical Internet of Underwater Things (IoUT) system with hybrid decode-amplify-forward (HDAF) strategy is first proposed and investigated over the aggregated underwater wireless optical communication (UWOC) channel. The impacts of absorption, scattering and the misalignment caused by spatial spreading in the sea, which are modeled by the beam spread function (BSF), as well as the oceanic turbulence on the underwater optical links are all included to describe the practical channel characteristics. With the help of Gauss-Hermite and Gauss-Legendre quadrature numerical methods, the closed-form expressions of the average bit error ratio (ABER) and outage probability for this cooperative optical HDAF-IoUT system are derived and verified by the Monte Carlo (MC) simulations. Furthermore, numerical analyses are offered to explore the effects of water type, turbulence strength, relay location and power allocation scheme on this HDAF-IoUT system. The performance of this optical system over the mixture Exponential Generalized Gamma (EGG) channel is also given for comparison. The obtained results indicate that the optical HDAF-IoUT system is superior to the IoUT system with fixed amplify-and-forward (FAF) strategy, and has a better performance when the relay is close to the middle position for a fixed power allocation scheme. This work is beneficial for the cooperative system design in IoUT network.

中文翻译：

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基于HDAF策略的光输出网络协同通信系统性能分析

在这项工作中，首先提出并在聚合水下无线光通信 (UWOC) 信道上研究了一种具有混合解码-放大-转发 (HDAF) 策略的水下物联网 (IoUT) 协作光互联网 (IoOUT) 系统。由光束扩散函数（BSF）建模的海洋空间扩散引起的吸收、散射和错位的影响，以及海洋湍流对水下光链路的影响都包括在内，以描述实际的信道特性。借助 Gauss-Hermite 和 Gauss-Legendre 正交数值方法，推导出了该协作式光学 HDAF-IoUT 系统的平均误码率 (ABER) 和中断概率的闭式表达式，并通过 Monte Carlo (MC ) 模拟。此外，提供数值分析来探索水的类型、湍流强度、中继位置和功率分配方案对这个 HDAF-IoUT 系统的影响。还给出了该光学系统在混合指数广义伽马 (EGG) 通道上的性能以进行比较。得到的结果表明，光学 HDAF-IoUT 系统优于采用固定放大转发 (FAF) 策略的 IoUT 系统，并且在中继靠近中间位置时具有更好的性能，用于固定功率分配方案。这项工作有利于 IoUT 网络中的协作系统设计。还给出了该光学系统在混合指数广义伽马 (EGG) 通道上的性能以进行比较。得到的结果表明，光学 HDAF-IoUT 系统优于采用固定放大转发 (FAF) 策略的 IoUT 系统，并且在中继靠近中间位置时具有更好的性能，用于固定功率分配方案。这项工作有利于 IoUT 网络中的协作系统设计。还给出了该光学系统在混合指数广义伽马 (EGG) 通道上的性能以进行比较。得到的结果表明，光学 HDAF-IoUT 系统优于采用固定放大转发 (FAF) 策略的 IoUT 系统，并且在中继靠近中间位置时具有更好的性能，用于固定功率分配方案。这项工作有利于 IoUT 网络中的协作系统设计。