2×2中继混合RF/FSO航空通信系统性能与优化

"这篇论文分析了2×2中继混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统的性能。通过解码转发中继方式建立通信模型，利用Meijer's G函数求解信噪比的概率分布函数和累积分布函数，并得到平均误码率(BER)和中断概率的封闭形式表达式。仿真结果表明，大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对系统性能有显著影响，孔径平均效应可以改善系统性能，且2×2中继系统优于1×1中继系统。" 本文深入探讨了在2×2中继架构下的混合射频/自由空间光通信技术，这是一种结合了传统射频（RF）和自由空间光（FSO）通信优势的复合通信系统。FSO通信以其高带宽、不易受干扰等特性，被广泛应用于航空通信领域。然而，FSO通信受到大气条件如湍流的影响，而RF通信则相对稳定。在这种背景下，混合RF/FSO系统被提出，以实现更可靠的通信。 在研究中，作者采用了解码转发中继策略，这是一种在中继节点进行完全解码后再编码转发的方法，旨在提高通信的可靠性和效率。他们构建了一个2×2中继混合RF/FSO通信系统模型，利用Meijer's G函数，这是一个多变量特殊函数，能够描述复杂随机过程的概率分布，来推导系统信噪比的概率分布函数和累积分布函数。这两个函数是评估通信系统性能的关键指标，它们反映了信号质量并直接影响误码率。 进一步，作者推导了系统的平均误码率（BER）和中断概率的封闭形式表达式。误码率是衡量数据传输错误的重要参数，而中断概率则表示通信链路因某种原因（如信号质量下降到一定程度）中断的可能性。这些表达式的获得使得我们可以定量地分析不同参数对系统性能的影响。 通过对大气湍流强度、接收端孔径尺寸以及调制方式的仿真分析，研究发现大气湍流的强弱会显著影响FSO链路的质量，孔径尺寸的增大可以有效地降低由大气湍流引起的信号衰减，从而提升系统性能。此外，不同的调制方式也会影响系统的误码率和中断概率，选择合适的调制方式对于优化通信性能至关重要。 最后，比较了2×2中继系统与1×1中继系统的表现，结果显示2×2中继通信系统在性能上具有显著优势，这归功于其更复杂的网络结构和更高的容错能力。这种优势对于航空通信这样的高可靠性需求场景尤为重要。 这项研究为混合RF/FSO通信系统的设计和优化提供了理论依据，对于提升航空通信的可靠性和效率有着积极的意义。未来的研究可以进一步探索更复杂的中继网络结构，以及如何结合先进的编码和调制技术来进一步增强混合RF/FSO通信系统的性能。