引用本文:

徐建武,刘锡国,王瑞,等. RF/MIMO-FSO混合通信系统误码性能分析[J]. 光通信技术,2022,46(6):39-43.

RF/MIMO-FSO混合通信系统误码性能分析

徐建武,刘锡国,王 瑞,毛忠阳

(海军航空大学,山东 烟台 264001)

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摘要:针对射频(RF)通信容量不高、保密性不强的问题,提出一种由RF系统和多发射多接收的自由空间光(MIMO-FSO)系统构成的RF/MIMO-FSO混合通信系统。在分析RF系统、MIMO-FSO系统、单输入单输出(SISO)-FSO系统和RF/MIMO-FSO混合通信系统模型的基础上,仿真对比了这4种系统的的误码性能。结果表明:相比RF系统和SISO-FSO系统,RF/MIMO-FSO混合通信系统的误码性能得到了显著提升,在采用相同调制方式下,比SISO-FSO系统平均提高3个数量级左右。

关键词:射频通信;无线激光通信;混合系统;多输入多输出;误码性能

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)06-0039-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.06.008

0 引言

  射频/自由空间光(RF/FSO)混合通信系统(下文简称混合系统)可以充分利用RF通信和光通信的互补优势,已得到广泛的关注和研究[1-2],但是,目前大多数对RF/FSO混合系统的研究都集中在考虑如何通过在接收端采取合适的信号处理方式来提高系统通信容量,降低误码率和中断概率。为了在不降低传输速率的情况下提高FSO系统可靠性,文献[3]分析了RF/FSO混合系统的性能。文献[4]分析了利用RF系统和FSO系统各自优点互补的特点,在接收端采用硬件切换的方式提高混合系统性能的方法。文献[5]在接收端同时接收FSO系统和RF系统的信息,数据处理上,采用不同的合并方式来改善系统性能。文献[6]提出了一种采用联合比特-交织编码调制方法的RF/FSO混合系统,改善了系统的鲁棒性,但是在发射端系统必须已知信道状态信息。文献[7]提出了一种考虑路径损耗、信道衰减和对准误差的RF/FSO混合系统,但是该模型中FSO系统和RF系统不能同时工作,需要根据信道环境不同进行硬切换。文献[8]提出了一种采用选择性合并方式的RF/FSO混合系统,可以避免频繁硬切换带来的性能恶化,得到了系统终端概率和平均误码率的封闭解,但是没有考虑指向误差的影响。文献[9]提出了一种采用自适应合并方式的RF/FSO混合系统,在信噪比大于FSO系统要求的门限值时,只有FSO系统工作;当接收信噪比达不到FSO系统门限时,接收端采用双支路最大比合并方式,这种设计改进了系统性能。文献[10]提出了双跳RF/FSO混合系统,并分析了混合系统的性能。文献[11]分析了RF/FSO混合系统在考虑对准误差,以及接收端采用选择性合并方式下系统的中断概率和误码性能,但是在FSO系统中,考虑的是单发射天线、单接收天线的情况。

  综合上述文献,目前大多数对RF/FSO混合系统的研究都集中在考虑如何通过在接收端采取合适的信号处理方式来提高系统通信容量,降低误码率和中断概率,且在混合系统中,FSO系统都是单发射和单接收光学结构。本文在文献[11]的研究基础上,提出RF/MIMO-FSO混合系统,即采用多发射多接收(MIMO)的光学结构来改善RF/FSO混合系统的抗湍流能力,减小信道衰减的影响,进一步提升系统整体的差错性能。

3 结束语

  本文提出了RF/MIMO-FSO混合系统,接收端采用选择性合并方式,改进了系统性能;通过MIMO结构来改善RF/FSO混合系统的抗湍流能力,减小信道衰减的影响,进一步提升系统整体的误码性能。仿真结果表明:采用MIMO结构后,RF/MIMO-FSO混合系统的误码性能得到了显著提升,在相同调制方式下,比SISO-FSO系统误码性能平均提高3个数量级左右。本文的研究可为RF/MIMO-FSO混合系统的设计和装备研制提供参考依据。