研究基于解码转发（DF）中继的三跳混合射频/自由空间光/射频（RF/FSO/RF）航空通信链路性能。航空子节点到骨干节点为RF链路，骨干节点之间为FSO链路，并假设三跳中的调制方式相同，RF信道服从Nakagami-m衰落模型，FSO信道服从Exponentiated Weibull大气湍流分布模型。推导了端到端中断概率（OP）和平均误码率（BER）的闭合表达式，分析了大气湍流强度、RF信道衰落系数及不同调制方式对系统OP、平均BER性能的影响。结果表明：在三跳DF中继方式下，最优的OP、BER性能取决于信道质量最差的一跳，二进制相移键控（BPSK）调制误码性能要优于二进制频移键控（BFSK）调制及高阶PSK调制。推导的闭合表达式有利于量化分析链路性能，为系统设计提供参考。

研究一种基于选择合并分集的三点协作架构下的混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统链路性能。在该架构下,FSO链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,RF链路采用Nakagami-m衰落信道模型,推导了系统端到端性能指标的闭合表达式,通过仿真分析湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断概率(OP)、平均误码率(BER)的影响。仿真结果表明:相比单FSO链路通信,混合RF/FSO航空通信具有更好的BER及OP性能;低阶M-PSK调制能有效改善大气湍流对混合RF/FSO航空通信系统的影响;在信噪比高时,合并分集的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制。

基于解码转发中继方式,研究了2×2中继条件下混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统的性能。建立了2×2中继混合RF/FSO通信系统模型,利用Meijer’s G函数推导出该系统信噪比的概率分布函数及累积分布函数,并推导了该系统平均误码率(BER)和中断概率的闭合表达式。仿真分析了大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对平均BER和中断概率的影响。结果表明,孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO航空通信系统的性能,2×2中继通信系统性能明显优于1×1中继通信系统。

本文研究了指向误差、气动光学效应及Exponentiated Weibull 大气湍流联合效应对OFDM光链路通信性能的影响。其中OFDM链路采用PSK调制，应用Meijer G函数推导得到多载波条件下总平均误码率的闭合表达式。根据平均误码率闭合表达式进行了仿真，分析了不同大气湍流强度、PSK调制阶数、抖动标准差和波束宽度对误码率的影响。通过仿真分析证明基于Exponentiated Weibull大气湍流模型，在不同湍流强度条件下误码率随着发射功率的增加改善近似。当抖动标准差小于0.7及调制阶数小于4时，增大发射功率对改善链路误码率效果明显。

为了研究在大气湍流闪烁效应以及瞄准误差共同作用下空间相干光通信系统的中断概率，基于指数韦伯大气湍流衰减信道，建立了基于平衡探测的相干光通信系统模型，给出了系统受大气湍流闪烁效应和瞄准误差影响下信道衰减的概率密度函数，并推导了系统中断概率的闭合表达式。通过数值仿真，分析了湍流强度、波束宽度、抖动偏差对系统中断概率的影响。结果表明:系统中断概率会随着湍流强度的增强和归一化信噪比的降低而增大；当归一化信噪比大于14 dB时,可以通过增大波束宽度降低系统中断概率；当抖动偏差大于2时，增大归一化信噪比并不能有效降低系统中断概率。由基于此模型的仿真分析结论可知，选取合适的波束宽度和抖动偏差能降低系统的中断概率,并提高系统的稳定性。

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。