0 引言

    随着近几年智能设备和网络流量需求的爆炸式增长[1]，在实际应用中射频（RF）波段在容量和成本方面受到限制，RF频谱资源日益紧缺。因此，一种更高传输速率的通信技术——自由空间光（FSO）通信技术逐渐进入了学术界和工业界的视野[2]。虽然光纤通信仍是现有骨干网络的主要技术手段，但FSO通信因为其高保密性、大容量、宽频带、抗电磁干扰和易于部署等特点，在光纤难以企及的领域内正充分发挥着优势[3]。作为“最后一千米”问题的有效解决方案，FSO通信系统在终端用户和现有光纤基础设施之间架起了桥梁。基于新型光模块[4]的使用，FSO通信系统可提供高达1.2 Tb/s的大容量传输，在企业/校园连接、视频监控和灾难应急等领域发挥着重要的作用[1，5]。然而，FSO通信系统对链路状况的要求非常高，无线光通信的实施面临着大气湍流引起的闪烁、雨雪雾等恶劣天气条件的挑战，严重时甚至可能发生信号中断，这限制了其在远程通信中的应用。为了研究大气湍流对FSO通信的影响，研究人员对大气湍流信道建立了诸多接收机的辐照度概率分布函数（PDF）模型，如对数正态分布模型、负指数分布模型、K分布模型和Gamma-Gamma分布模型等。其中，对数正态分布适用于弱湍流条件，负指数分布与K分布则在强湍流环境下拟合良好，Gamma-Gamma分布适用范围最广，可以很好地覆盖不同强度的信道条件。但是，在中强湍流区，大口径接收机的辐照度闪烁并不符合Gamma-Gamma分布[6]，为了准确描述孔径平均效应，人们提出了一种新的辐照度PDF，即指数威布尔（EW）分布模型[7]，在接收口径为60 mm的情况下，无论是模拟数据还是实验数据，EW分布模型对湍流信道参数的估计都优于传统的Gamma-Gamma模型。

　　为了抑制大气湍流带来的光强闪烁，研究人员提出了空间分集技术，目前分集技术在FSO通信系统中被广泛采用。KHALIGHI M A等人[8]研究了孔径平均效应对平均误码率（BER）的改善，比较了单口径和多口径系统的信道衰落，并且考虑了相邻口径之间衰落不相关的情形。研究结果表明，在强湍流条件下使用多个口径时的通信性能优于单个大口径。2017年，KHODADADI H R等人[9]研究了孔径平均、多输入/单输出（MISO）和Bose–Chaudhuri–Hocquenghem分组码3种湍流抑制技术的性能。2021年，ANDROUTSOS N A等人[10]考虑了空间抖动和光强闪烁对单输入/多输出（SIMO）系统的综合影响，推导出了平均BER的解析表达式。本文基于以上研究成果，利用大气湍流的EW分布模型，研究大气衰减对MISO的FSO通信系统性能的影响。

5 结束语

　　针对多口径发射的空间激光通信系统，本文提出了一种平均BER的解析表达式，分析了发射口径数和通信速率对通信性能的影响。该系统采用OOK调制信号，工作在由EW分布模型描述的湍流环境中。相比于传统的Gamma-Gamma模型，EW分布模型能更好地描述孔径平均效应对平均BER的影响。数值模型计算结果表明：低通信速率下多口径发射系统具有良好的湍流抑制能力，超高通信速率下不同发射口径的到达时间起伏会增加系统的误码概率，并且Monte Carlo仿真和数值模型计算结果具有较好的吻合性。因此，在未来的超高速FSO通信系统中，多口径发射系统带来的额外BER需要引起人们的关注。