基于SC分集的混合FSO/RF航空通信系统性能分析

研究了基于选择合并(SC)分集的混合激光/射频(FSO/RF)航空通信系统性能,该系统设计简单且在发射端无需信道状态信息(CSI)。激光链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,射频采用Nakagami-m衰落信道模型,推导求出混合FSO/RF航空通信系统接收端信噪比的累积分布函数,进一步利用Meijer′s G函数推导了混合FSO/RF通信系统中断概率以及平均误码率的闭合表达式,通过仿真对比分析了不同湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断、误码性能的影响。仿真结果表明,混合FSO/RF航空通信系统有效地利用了FSO及RF链路在不同大气信道条件下的互补性质,具有更优的中断和误码性能;采用BPSK调制能有效降低大气湍流对混合FSO/RF航空通信系统的影响;信噪比高时,并行传输、分集接收的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制对误码性能的改善。     

同频干扰下混合MUD-RF/FSO航空中继通信系统性能分析

为了建立同频干扰条件下的混合射频/自由空间光(Radio Frequency/Free Space optical,RF/FSO)航空中继通信系统链路精确模型,提出多用户分集(Multi-User Diversity,MUD)的航空平台RF/FSO混合链路性能分析方法.以独立且同分布的Nakagami-m衰落信道表征射频(Radio Frequency,RF)用户信号和同频干扰(Co-Channel Interfer-ence,CCI)信号信道;构建了指数Weibull分布大气湍流与Rayleigh分布指向误差的FSO信道传输模型;在电光转换中继节点采用解码转发协议降低噪声累积.基于系统端到端等价信噪比累积分布函数,获得了RF/FSO混合链路中断概率及平均误码率表达式.研究结果表明,采用相干二进制相移键控调制时,系统误码性能最优;可通过增加用户数的方式来减弱干扰信号的影响.     

基于2×2放大转发中继的混合RF/FSO系统性能分析

基于放大转发中继方式,研究了2×2中继条件下混合RF/FSO航空通信系统性能。FSO链路服从适于孔径平均条件下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,RF通信链路为Nakagami-m衰落信道。建立2×2中继混合RF/FSO通信系统模型,利用Meijers’G函数推导求出航空激光通信系统信噪比的概率分布函数及累积分布函数,进一步推导混合通信系统平均误码率和中断概率的闭合表达式。通过仿真分析了不同大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对平均误码率和误码率的影响。仿真结果表明,混合系统中断概率及误码率受湍流强度影响较大,孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO传输系统的性能;固定增益中继方式下,混合RF/FSO系统性能主要由RF链路决定;在固定增益中继混合RF/FSO系统中起主要作用;可变增益中继混合RF/FSO系统中,具有较小信噪比的链路在对系统性能的影响起主要作用。     

大气湍流和指向误差下混合RF/FSO航空通信系统性能分析

基于解码-转发中继方式,研究了混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统性能。采用副载波多进制相移键控调制方式,建立了孔径平均作用下混合RF/激光通信系统模型,其中FSO通信链路采用指数型Weibull大气湍流信道的同时考虑指向误差影响,射频通信链路为Nakagami-m衰落信道。利用Meijer′s G函数推导得到航空激光通信系统平均误码率和中断概率的闭合表达式。在不同湍流强度和接收孔径大小条件下,对比分析了中断概率及误码率性能。仿真结果表明,与弱湍流条件相比,中等湍流强度条件下指向误差对系统中断性能影响较小;孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO传输系统的性能;FSO信道对混合系统性能起主要作用。     

软切换链路下的混合编码与副载波调制方案

为了提高自由空间光/射频（FSO/RF）混合通信链路的性能，采用混合低密度奇偶校验（LDPC）编码与副载波相移键控/正交振幅调制（PSK/QAM）联合调制的方法，对不同传输比例下混合系统的误比特率性能进行了仿真分析，取得了不同信道条件下单链路和混合链路传输方案的误比特率数据。结果表明，在弱中强湍流条件下采用副载波二进制相移键控（BPSK）调制，相比开关键控（OOK）调制可获得大约4.4dB~5.2dB的增益。采用软切换的混合LDPC编码与副载波BPSK/16QAM调制方案，依据链路状态调整比例为1:1和3:1时，不同湍流强度下可获得大约0.3dB~7.4dB的性能增益。这一研究结果对于提高FSO/RF混合通信系统的全天候高效可靠传输性能具有重要的参考价值。     

电力线和自由光混合通信系统的中断概率分析

分析了混合电力线通信（power line communication,PLC）-自由空间光（free-space optical,FSO）通信系统的中断概率。具体而言,首先在PLC链路中考虑背景噪声和脉冲噪声,在FSO链路中考虑指向误差等实际因素的情况下,建立多用户场景下的混合PLC-FSO通信系统模型,并在中继采用门限判断译码转发协议的条件下,得到系统的输出信噪比计算式。接着,假设PLC链路服从对数正态分布,而FSO链路服从Gamma-Gamma分布,推导出系统的中断概率闭合计算式。为了便于进一步分析系统的性能,还分析了高信噪比条件下的系统中断概率近似计算式、分集度和阵列增益。最后,仿真验证了理论分析的正确性,并进一步分析相关参数对系统性能的影响,从而为整个系统设计提供参考。     

具有能量收集的双向RF/FSO中继系统性能分析

设计了一种在大气湍流和指向误差影响下的带有能量收集的混合双向RF/FSO中继传输系统。RF信号部分采用能量分割的方式进行能量收集,FSO信号部分则将其信号中的直流电分量所携带的能量收集起来存储在中继器中。其中射频RF链路采用Nakagamim信道衰落模型,自由空间光FSO链路采用Gamma Gamma信道衰落模型。并且计算出了两条链路各自的累积分布函数CDF。采用DF的中继协作方式,并利用Meijei G函数推导出系统中断概率的闭合表达式,最终通过仿真来验证结果的正确性。     

RIS辅助的混合RF/THz系统性能分析

针对太赫兹(THz)链路传输距离短的问题,研究了智能反射表面(RIS)辅助的混合双跳射频(RF)/THz系统的性能.RIS用于增强信号强度,从而提升系统性能.采用固定增益放大转发协议,推导了混合RF/THz链路端到端信噪比的累积分布函数和概率密度函数表达式.利用这些统计特性,进一步推导了该混合中继系统的中断概率、平均误...     

基于混合光电传输的无人机中继通信系统性能分析

针对基于光电混合架构的无人机中继通信系统下行链路多用户传输场景,提出了一种基于统计信道状态信息的波束成形方案,并进一步分析了系统的中断概率。在该混合架构中,基站—无人机链路和无人机—用户链路采用自由空间光技术和射频传输完成通信过程。在已知RF链路统计信道状态信息的情况下,首先提出了一种波束成形方案以抑制用户间干扰,实现所有用户同时通信,提升了系统的频谱效率。然后,在自由空间光链路和射频链路分别服从Gamma-Gamma分布和Nakagami-m分布的条件下,推导出了系统中断概率的闭合表达式。进一步,得到了高信噪比条件下中断概率的渐进表达式,获得了系统的分集度。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性以及所提方案的优越性。     

一种混合认知RF和MIMO FSO系统的中断概率分析

给出了一种串联衬底认知射频(RF)网络与多输入多输出(MIMO)自由空间光通信(FSO)链路的双跳传输系统,分析了其中断概率。对于射频链路,采用瑞利衰落分布模型,分析次级用户与主用户共享频谱的衬底认知无线电网络;对于MIMO FSO链路,采用Gamma-Gamma大气湍流模型,考虑大气衰减效应和大气湍流效应,通过等增益合并建立MIMO FSO的信道模型。推导出中断概率的闭合表达式,仿真分析各种天气条件和大气湍流对串级链路的影响,结果显示随着次级用户发射器的峰值发射功率增大和发射孔径与接收孔径的数目增多,大气效应的影响逐渐减小,通信性能随之提高。     

全光自由空间光通信中继协作方案的研究

提出了一种结合副载波强度调制直接探测技术和全光放大转发中继的自由空间光通信(FSO)系统的基本结构,考虑背景噪声和放大自发辐射噪声对系统性能的影响,建立了Gamma-Gamma湍流模型下的全光通信系统模型。提出了两种中继协作方案,即全活跃中继方案与选择中继方案,基于相应的方案给出功率分配方式,仿真对比了中继辅助传输链路与直传链路的中断概率,以及在不同信道参数及中继数下采用这两种方案的系统中断概率。结果表明,中继传输能够明显改善链路的性能,选择中继方案优于全活跃中继方案。     

FSO-OFDM系统建模及性能仿真

由于光色散以及电子器件速率的限制,自由空间光通信(FSO)系统传输速率受限,误码性能不理想。为了充分发挥FSO的潜力,支持更高的信息传输速率和改善系统误码特性,将OFDM与FSO这两项较成熟的技术相结合,对系统进行建模并利用Matlab软件对FSO-OFDM系统进行性能仿真,验证了FSO-OFDM系统采用不同调制阶数、不同子载波数、不同保护间隔长度下系统的误码性能,为系统参数的合理选择提供了理论依据。     

FSO通信系统接收性能的仿真研究

通过对自由空间光通信(FSO)系统组成原理的分析,利用OptiSystem光通信软件设计了FSO光传输链路仿真模型.在IM/DD调制方式下,结合眼图分析仪和误码率分析仪,对光链路接收性能进行分析,得到了很低的误码率,验证了无线光信号在较为恶劣天气下传输具有切实可行性.     

大气湍流和瞄准误差下差分相移键控光通信系统的性能分析

详细研究了Gamma-Gamma湍流信道大气闪烁、信道衰落及瞄准误差对差分相移键控(DPSK)相干光通信系统误码性能、信道容量和中断概率等指标的影响。自由空间光通信(FSO)系统采用基于马赫-曾德尔调制器(MZM)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的DPSK调制/解调结构,通过广义超几何方法分析推导出有关平均误码率、平均信道容量和中断概率的闭合表达式并简化分析。在Matlab平台下进行模拟仿真,实验结果表明,系统的平均误码率和平均信道容量随湍流程度的增强而减弱;信道容量的提升可以通过增加带宽或减小抖动方差实现;当瞄准误差过大时导致中断概率增大,严重影响系统的通信性能。     

基于协作非正交多址的无人机辅助卫星通信系统中断性能分析

针对无人机(UAV)辅助的卫星通信系统下行链路,该文研究了基于多天线波束成形和协作非正交多址(NOMA)技术相结合的多用户传输系统。首先,在UAV采用多天线和NOMA技术服务多个用户的情况下,基于用户平均信干噪比最大化准则,提出一种利用角度信息的波束成形方案。其次,在卫星-UAV链路服从相关阴影莱斯分布,而UAV-地面用户链路服从Nakagami-m分布的条件下,推导出系统的中断概率闭合表达式。然后,为了进一步分析系统性能,还推导了高信噪比条件下系统的中断概率近似表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性和所提方案的优越性。     

基于网络丢包率的混合FSO/RF系统切换技术研究

利用C++ Builder编程软件提供的相关网络组件,提出了基于网络丢包率的混合FSO/RF系统切换判决机制,在网络中实现了对链路的监控功能,并采用无线路由器、光纤收发器等器件搭建了混合FSO/RF测试系统,对基于网络丢包率的混合系统切换机制进行了测试,结果表明采用网络切换判决方案,能够自动选择链路通信,保证数据不间断...     

自由空间光通信和混合自由空间光通信／射频系统的可用性分析

自由空间光通信（Free Space Optics，FSO）是一种视距范围内的自由空间激光传输技术。由于信道吸收和散射的影响，单FSO链路系统由于受到云的阻碍，其可用性就会下降。与此相反，射频信号（Radio Frequency，RF）不易受云的影响，因此，混合FSO／RF系统的可用性就会得到显著提高。混合FSO／RF系统提供了很高的无线宽带连接和服务质量，尤其适合高速率传输的新型网应用。     

解码转发方案下混合RF-UWOC传输系统的性能分析

本文研究了解码转发(Decode-and-Forward,DF)方案下的混合射频/水下无线光通信(Radio Frequency-Underwater Wireless Optical Communication,RF-UWOC)系统的性能,其中RF链路服从广义K(Generalized-K,GK)衰落,UWOC链路服...     

基于DPSK调制的自由空间光通信性能分析

介绍了相干DPSK(差分相移键控)的调制和解调原理,并对零差解调、外差解调和MZI(马赫-曾德干涉)解调三种相干解调方式进行了理论分析。利用Matlab和Optisystem仿真软件构建了基于DPSK调制的FSO(自由空间光通信)系统,得到不同条件下系统误码性能;对三种解调方式进行了仿真,仿真结果表明,零差相干解调方式具有更好的误码性能,更适合FSO。     

基于CL-IPPM的单光源逆向调制自由空间光通信系统

在单光源逆向调制(modulating retro-reflecto r,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR 端上行 再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合 逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IP PM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码 率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光 源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM 方案的单光源MRR FSO系统增益约5dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时, CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特 性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO 通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10－3以下的全双 工通信。