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
1 长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
4 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 长春 130022
5 中国人民解放军32215部队
为了研究在大气湍流、指向误差以及各种噪声的共同影响下的星地激光通信系统平均误码率性能，采用Gamma-Gamma信道模型，建立了大气湍流与指向误差的组合衰减模型，并结合各种噪声推导出关于组合衰减模型的星地激光通信系统平均误码率的闭合表达式。研究结果表明，当卫星轨道高度为400 km、天顶角为45°、波长为1 550 nm以及等效波束半径和指向误差位移标准差（抖动）的归一化比值为4时，总噪声、热噪声、背景噪声对应的平均误码率分别为1.519×10-7、6.907×10-8、1.357×10-8。
星地激光通信 指向误差 各种噪声 Gamma-Gamma信道 平均误码率 相干光通信 satellite-earth laser communication, pointing erro
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
1 大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
2 新疆大学信息科学与工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
采用Log-normal分布模拟海洋弱湍流信道,接收机采用等增益合并方式,在考虑雪崩光电二极管(APD)散粒噪声、信道衰减、几何损耗、Log-normal湍流和孔径平均因子等链路条件下,从理论上推导了水下无线光通信多输入多输出系统平均误码率和信道平均容量的上界表达式,并定量分析讨论了不同链路参数对系统平均误码率和信道平均容量的影响。数值结果表明,采用调制指数合适的正交幅度调制方式以及较大的天线数、接收孔径、发射光功率,均有助于提升系统性能。
海洋光学 弱湍流 正交幅度调制 孔径平均 平均误码率 信道平均容量 光学学报
2021, 41(19): 1901002
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
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
