Marcum Q函数驱动的星间激光通信动态束腰控制提升性能

本文主要探讨了星间激光通信中的一种关键问题，即瞄准误差对通信质量的影响。针对这一问题，研究者提出了一个创新的解决方案——基于Marcum Q函数的动态束腰控制方法。Marcum Q函数是一种统计工具，用于描述在存在随机干扰的无线通信环境中，信号强度相对于噪声的分布情况。在这个背景下，Marcum Q函数被用来准确地表示瞬时信道状态，提供了无近似计算信道性能的闭合解析式。 作者首先构建了一个优化模型，考虑了瞬时瞄准误差角对光束束腰半径的影响。通过解决这个模型，他们获得了在已知瞄准误差条件下，如何选择最优光束束腰半径的简单代数表达式。这种动态束腰控制策略旨在根据实时的瞄准误差调整光束的宽度，从而最大程度地减小其对通信质量的影响，如误码率和中断概率。 通过数值计算，研究结果表明，与固定束腰控制相比，采用动态束腰控制方案的星间激光通信系统性能显著提升。这意味着系统在面对瞄准误差时具有更高的稳定性和可靠性。此外，本文提出的方案在误码率和中断概率指标上相较于传统的动态束腰控制方法也有所改进，这对于提高星间激光通信系统的整体效能至关重要。 总结来说，这篇文章的重要贡献在于提供了一种实用且精确的工具（Marcum Q函数）来评估和管理星间激光通信中的瞄准误差问题，以及一种动态束腰控制策略，它能有效地改善通信质量，降低故障风险，对于提升空间激光通信系统的实际应用价值具有重要意义。