在无线紫外光通信网络中, 采用与其相适应的有效组网方法可以进一步提高信息传输质量及网络覆盖范围等网络性能。提出了一种新型无线紫外光协作通信组网方法; 基于无线紫外光协作网络模型, 设计了网络节点协作通信策略; 研究了多中继环境下的放大转发和解码转发方式; 仿真分析了采用不同中继转发方式时, 紫外光协作网络的误码率、通信范围、发射功率以及其网络性能增益, 仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果表明, 多中继协作通信可有效提高无线紫外光通信网络性能; 相同误码率条件下, 采用放大转发和解码转发的紫外光协作组网的通信范围明显优于非协作网络, 且所需的发射功率更小; 解码转发方式优于放大转发方式; 协作通信节点数越多, 无线紫外光协作通信网络的通信范围越大。

提出了一种双跳混合射频(RF)和多输入多输出(MIMO)自由空间光通信(FSO)放大转发中继通信系统。RF链路和MIMO FSO链路分别考虑Rayleigh衰落分布模型和Gamma-Gamma大气湍流信道模型,多孔径接收端采用等增益合并方式。在中继分别为固定增益和变增益放大转发下,推导出关于混合系统信噪比的累计分布函数和概率密度函数,进一步得到混合RF和MIMO FSO系统的中断概率、遍历容量及在不同二进制调制方式下的平均误码率的闭合表达式。仿真分析了不同增益模式下大气湍流、调制方式及空间分集对混合RF/MIMO FSO双跳中继通信系统性能的影响。

非直视紫外光通信能够在复杂环境和特殊地形下工作,但大气吸收、 散射及湍流会造成信号强度的快速衰减,从而极大地限制了传输距离。协同中继是克服这一缺点、扩大通信范围的有效手段。 针对大气湍流条件下非共面中继辅助紫外散射系统,推导获得了译码转发(DF)和放大转发(AF)两种协议下中断概率的闭式表达式。 通过蒙特卡洛仿真,验证了理论分析结果的正确性。仿真结果表明:DF的中断性能优于AF, 且光发送功率越大、 接收仰角和偏轴角越小,系统的中断性能越好。偏轴角不同,中断概率随发送仰角的变化规律不同。

针对几何传播损耗和指向误差联合效应对空间激光链路性能的影响, 研究了HAP-GEO-HAP全光中继放大链路通信模型的误码性能。建立了基于GEO卫星全光中继放大转发的高空平台激光链路通信模型, 在考虑背景光辐射与放大器引入的自发辐射等因素的条件下, 研究了信道衰减系数的统计特性和各类噪声的强度, 获得链路模型的Q因子, 推导出误码率表达式。仿真分析了在不同发射功率、抖动标准差和波束宽度等参数条件下, 链路误码率与比特速率的关系。研究结果表明: 当比特速率较低时, 增大发射功率、降低抖动标准差或减小波束宽度, 对链路误码率性能的改善程度较为明显; 当比特速率大于4 Gbps时, 上述措施对链路误码性能的改善程度较为缓慢。

在传统的使用分布式空时分组码的中继系统中, 中继节点生成码字矩阵需要控制信息开销, 中继节点数目不能变化, 因此无法适应实际通信场景。针对此缺陷, 文章提出了一种新的分布式空时分组码编码方法,该方法在传统多输入多输出系统中引入分布式空时分组码, 并采用放大转发协议。中继节点生成码字矩阵和相互协作时不需要控制信息开销,从而提高了协作通信系统的适应性和系统性能。最后MATLAB仿真结果表明, 该方法在全分集、全速率和译码复杂度方面都具有更优异的性能。

考虑到天线选择 (AS)具有实现简单和性能好等优点，通过仿真评估在不同中继策略场景下天线选择的性能。评估方法如下：中继站第 1时隙采用最大比合并算法 (MRC)，第 2时隙选择中继处理后具有最大信道增益的单天线进行信号传输。仿真结果表明：与现有的分布式空时码 (DSTBC)和最大比合并、最大比合并和匹配滤波 (MF)算法相比，最大比合并加天线选择混合方案在转发重传(AF)和译码重传 (DF)策略下都能够提供更优的合速率与误码性能；并且在中继站采用译码转发策略时，该方案表现出优于采用放大转发策略的情形。例如，当误码率 (SER)等于 10-3时，译码转发策略具有 1 dB的信噪比 (SNR)增益。

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。