重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆 400054
针对自由空间光（FSO）通信无法进行视距传输的问题，在FSO链路中引入可重构智能表面（RIS）技术，并考虑射频（RF）链路中的同信道干扰（CCI）信号，提出一种CCI下RIS辅助FSO-RF混构系统研究方案。其中FSO链路和RF链路分别服从Gamma-Gamma分布和Rayleigh分布，在光电转换中继节点处采用译码转发协议，以减少噪声对信号的干扰。基于系统端到端瞬时信噪比的概率密度函数，推导了系统中断概率和平均误码率的闭合表达式，采用蒙特卡罗仿真验证了结果的准确性。研究结果表明，相较于传统的混合FSO/RF系统，RIS能明显提升系统的性能。另外，根据系统的分集顺序，得出系统的性能主要与FSO链路的衰落参数、光检测方式和指向误差有关。
光纤光学 可重构智能表面 同信道干扰 中断概率 平均误码率 译码转发协议
重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆 400054
为了解决射频（RF）通信中存在的同信道干扰问题，利用多用户的同时传输产生分集增益，并考虑自由空间光（FSO）通信无法完成视距传输的问题，在FSO链路中引入可重构智能表面（RIS）技术，提出一种同信道干扰下RIS辅助多用户分集（MUD）-RF/FSO混构系统方案。其中，具有多用户分集的RF链路服从独立同分布的Rayleigh分布，光学RIS辅助的FSO链路服从Gamma-Gamma分布，在电光转换中继节点处采用译码转发协议。基于系统端到端瞬时信噪比的概率密度函数及其累计分布函数，推导了系统中断概率和平均误码率的闭合表达式。仿真结果表明，RIS可以显著提升MUD-RF/FSO混构系统的性能。此外，用户数量的增加可以为系统带来分集增益，从而抑制同信道干扰所带来的不良影响。
多用户分集 可重构智能表面 中断概率 平均误码率 同信道干扰 光学学报
2023, 43(22): 2206003
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210131
吴琰 1,2,3,4梅海平 1,3戴聪明 1,3赵凤美 1,2,3魏合理 1,2,3,*
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 安徽省先进激光技术实验室，安徽 合肥 230037
4 淮南师范学院电子工程学院，安徽 淮南 232038
在指数韦伯湍流信道和Nakagami-m衰弱信道条件下，研究了基于选择合并技术的混合自由空间光/射频（FSO/RF）通信系统的性能。在考虑指向性误差的情况下，推导了基于副载波调制和强度调制/直接检测方案的选择合并混合FSO/RF通信系统的平均误码率和中断概率，并利用Meijer-G函数和扩展广义双变量Meijer-G函数得到其表达式。在不同副载波调制方式、湍流强度、指向性误差和RF信道衰弱参数m的情况下，分析了混合FSO/RF通信系统和FSO系统的误码率和中断概率。仿真结果表明，基于相干二进制相移键控副载波调制技术的混合FSO/RF通信系统性能明显优于其他三种调制技术；相比FSO系统，混合FSO/RF通信系统的性能更好。
光通信 混合通信系统 指数韦伯湍流信道 Nakagami-m衰弱信道 平均误码率 中断概率 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1706005
1 空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710077
2 294638部队，江西 南昌 330000
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。
光通信 RF/FSO/RF通信链路 Exponentiated Weibull分布模型 Nakagami-m衰落信道 平均误码率 中断概率 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0306004
1 淮南师范学院电子工程学院, 安徽 淮南 232038
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
4 安徽省先进激光技术实验室, 安徽 合肥 230037
在Málaga湍流信道和Nakagami-m衰弱信道条件下,对基于选择合并技术的混合自由空间光/射频(FSO/RF)通信系统性能进行研究。在考虑指向性误差的情况下,推导了采用副载波调制和强度调制直接检测方案的混合FSO/RF系统的平均误码率和中断概率表达式,并利用Meijer G函数和扩展广义双变量Meijer G函数获得其闭合解。在不同的副载波调制方式、湍流强度、指向性误差及RF信道衰弱参数情况下,分别分析混合FSO/RF系统和单FSO系统的误码率和中断概率。仿真结果表明,相比单FSO系统,混合FSO/RF通信系统能有效提升通信系统性能。
大气光学 混合自由空间光/射频通信系统 Málaga湍流信道 Nakagami-m衰弱信道 平均误码率 中断概率 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0101002
1 南京邮电大学电子与光学工程学院 微电子学院, 江苏 南京 210023
2 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
3 中船重工 724 研究所, 江苏 南京 211153
结合孔径平均技术, 研究了湍流和瞄准误差联合效应信道下圆偏振移位键 控 (CPOLSK) 调制的误码率和中断概率性能。基于 Meijer G 函数, 推导了 CPOLSK 调制误码率和中断概率的闭合表达式; 仿真研究了归一化波束宽度、归一化抖动标准差以及接收孔径对系统平均误码率、中断概率的影响, 进行了数值分析, 并与开关键控调制 (OOK) 的误码率进行了比较; 通过蒙特卡洛仿真, 对基于偏振调制的自由空间光 (FSO) 通信系统性能的数值分析结果进行了验证。结果表明: 同一条件下, CPOLSK 调制的误码率性能优于 OOK 调制; 归一化波束宽度对系统性能的影响是非线性的, 存在最优值; 随着归一化抖动标准差的增大, 系统的性能会下降; 增大接收孔径尺寸, 可以有效地提高系统的性能。研究结果对 FSO 通信系统的设计具有实际指导意义。
光通信 孔径平均技术 圆偏振移位键 控 开关键控调制 平均误码率 中断概率 自由空间光 optical communications aperture averaging technique circular polarization shift key on-off keying average bit error rate outage probability free space optics
兰州交通大学电子信息工程学院, 甘肃兰州 730070
在基于非正交多址接入技术 (NOMA)的多用户多中继协作中继网络中, 为优先满足混叠信号中的时延敏感信息的服务质量 (QoS)需求, 对功率因子进行了简单分析, 进而找到了关于信道增益的解码限制条件。在给定中继的情况下, 根据解码限制条件建立用户集合, 进而找到可以使高QoS信号速率最大化的用户中继对作为最佳“用户 -中继”来传递信号。并且对该“用户 -中继”选择方案下的系统中断概率的表达式进行推导并求出了其渐进式。仿真结果验证了推导结果的正确性, 系统的中断概率随着节点数目的增多而降低, 而当信噪比趋于无穷时, 系统的分集增益取决于用户数目和中继数目。且与已有文献进行对比, 本文提出的用户中继匹配方案的中断性能相对较好。
非正交多址接入 协作中继 功率分配 用户中继对 中断概率 Non-Orthogonal Multiple Access cooperative relay power allocation use-relay pair outage probability 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(4): 586
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
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。
光通信 RF/FSO通信系统 协作通信 Exponentiated Weibull分布模型 Nakagami-m衰落信道 平均误码率 中断概率 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 210605
兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
超奈奎斯特技术能大幅提升无线光通信系统的传输速率,但大气湍流严重影响超奈奎斯特无线光通信(FTN-OWC)系统的性能。详细研究了指数威布尔湍流信道中光强衰落对FTN-OWC系统平均容量和中断容量的影响,基于脉冲幅度调制推导了FTN-OWC系统的平均容量上界和中断概率,并采用广义超几何方法得到了其闭合表达式。仿真分析了加速因子、滚降系数、湍流强度和接收孔径对平均容量和中断容量的影响。结果表明,增强湍流会导致平均容量和中断容量减小,但可通过增大接收孔径和滚降系数进行提升。在弱湍流条件下,当接收孔径为25 mm、滚降系数为0.5、加速因子为2/3、平均信噪比为30 dB时,FTN-OWC的平均容量相比采用相同调制方式的奈奎斯特无线光通信系统提升了16.43%。
光通信 超奈奎斯特 指数威布尔 信道容量 中断概率 光学学报
2020, 40(15): 1506004
