论文部分内容阅读
自由空间光通信(Free-space Optical Communication,FSO)又称无线光通信,是指利用波段为红外至紫外的光载波,在大气传输介质中传输信息的无线通信技术。FSO通信具有高数据率、低功耗、部署快速、保密性好、抗干扰能力强、无需频率许可等优点,广泛应用于光纤网络备份、蜂窝回程网络、军事保密通信、地面和卫星通信等领域。随着新一代移动通信与物联网时代的来临,用户们对高速、大容量网络的需求进一步提升,能够有效解决通信网络“最后一公里接入问题”的FSO通信系统逐渐成为了研究的热点,同时FSO通信技术是下一代通信系统中超密集组网的重要解决方案之一。然而,光波在大气信道中传播时会受到大气湍流效应的影响,大气湍流效应会导致FSO信号在幅度和相位上发生闪烁和畸变,降低FSO通信系统的性能。如何缓解大气湍流对FSO通信系统的影响,是FSO通信领域的研究重点之一。为解决FSO信号在大气信道中传输面临的问题,混合射频/自由空间光通信(RF/FSO)技术将FSO技术与传统射频(radio frequency,RF)通信技术结合,两种通信技术发挥各自优势,不仅可以提升通信系统整体性能,还能有效拓展通信距离。在混合RF/FSO中继系统中,信号在信源至中继间采用RF信道传输,RF信号在中继处通过副载波强度调制(subcarrier intensity modulation,SIM)方式转换为FSO信号,经FSO信道传输至信宿。本文的主要研究内容如下:(1)提出本文采用的混合RF/FSO中继系统模型。信源处采用双射频传输天线,中继为固定增益的放大转发中继,RF信道为瑞利衰落信道,FSO信道为服从M分布的大气湍流衰落信道。研究在该系统模型下通信系统端到端信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)的统计特征。(2)研究基于双射频传输天线的混合RF/FSO中继系统的中断性能。依据混合RF/FSO中继系统端到端信噪比统计特征,利用Meijer-G函数推导出该系统端到端中断概率闭合解析表达式,并通过仿真验证了推导结果的准确性;对比分别采用单射频传输天线和双射频传输天线时混合RF/FSO中继系统的中断概率变化规律;对比选取不同阈值时混合RF/FSO中继系统的中断概率变化规律;验证了Gamma-Gamma分布模型及K分布模型均为本文采用的M分布模型的特例。(3)研究基于双射频传输天线的混合RF/FSO中继系统的符号差错概率。利用Meijer-G函数推导出混合RF/FSO中继系统端到端符号差错概率表达式,通过仿真验证了推导结果的准确性。验证了基于双射频传输天线的混合RF/FSO中继系统的符号差错概率低于单天线RF/FSO中继系统。本文的研究工作为今后混合RF/FSO中继系统的研究和应用奠定理论基础。