全光双跳FSO系统性能优化与参数影响研究

本文主要探讨了全光双跳自由空间光通信（Free-Space Optical, FSO）系统在现代通信中的性能研究。作者韩立强和游雅晖来自燕山大学电气工程学院，他们针对这种新型通信技术，设计了一种基础架构，该系统利用全光信号在两个接力点之间的传输，通过副载波强度调制实现全光中继。 首先，他们构建了一个包括大气损耗、大气湍流和瞄准误差在内的复合衰落信道模型，这些因素直接影响着信号的传输质量。这些衰落现象是由环境条件如风速、湿度、温度波动以及精确瞄准的重要性所引起的，对光通信的稳定性和可靠性构成挑战。 接着，他们考虑了背景噪声和放大器自发辐射噪声对系统性能的影响。背景噪声主要来自于外部环境，如热噪声和大气散射，而放大器自发辐射噪声则源于光放大器内部的自发发射。通过数学建模和分析，作者计算出了在全信道状态信息条件下，采用副载波强度调制的全光中继系统中，中断概率和误码率的闭合表达式。这些关键性能指标对于评估系统有效性至关重要。 接下来，作者将全光双跳FSO系统与传统的直传链路进行对比，深入研究了信噪比、源节点发射的光子数以及光自由度等参数对中断概率和误码率的具体影响。这些参数的变化可能会显著改变通信系统的性能，优化它们的设置对于提升通信质量具有重要意义。 通过仿真结果，研究发现全光双跳放大转发中继策略能够显著改善系统的整体性能。这种技术通过分段传输和信号放大，减少了单一路径的衰减影响，提高了信号的接收质量，从而降低了中断发生的可能性，同时减小了误码率，确保了数据传输的可靠性和稳定性。 本研究为全光双跳自由空间光通信系统的优化设计提供了理论依据，对提升此类通信系统的实际应用性能具有重要的指导价值。在大气光学和自由空间光通信领域，这种技术的发展有望在未来推动无线通信技术的进步，特别是在需要长距离、高数据速率和低延迟的场合。