孔径平均效应对混合链路通信性能的改善

本节分析了混合RF／FSO通信链路的中断及误码性能，针对采用放大-转发和解码-转发两种中继方式的航空平台间混合中继链路进行了研究，推导了混合链路端到端误码率的累积分布函数、概率密度函数及矩生成函数的闭合表达式，基于以上链路统计特征得到了通信链路平均误码率和中断概率计算模型，对RF／FSO中继链路通信性能进行了较系统的描述，主要结论如下：

（1）针对放大-转发中继通信链路，推导得到混合通信链路的信道统计特性的闭合表达式；基于M-PSK，DPSK及NCFSK调制方式，进一步研究了混合链路平均误码率和中断概率的计算模型。仿真结果表明，固定增益中继和可变增益中继两种方式下，混合中继链路的中断概率及误码率受湍流强度影响较大，而采用孔径平均技术可明显改善中断及误码性能；固定增益中继混合RF／FSO链路中，RF链路在固定增益中继混合RF／FSO链路中起主要作用；在可变增益中继方式下，混合中继链路性能主要由中继链路中较小信噪比决定，当RF链路平均信噪比大于等于30 dB时，RF链路SNR对中继链路性能影响可以忽略。(www.xing528.com)

（2）针对解码-转发中继通信链路，采用副载波多进制相移键控调制方式，建立了混合RF／FSO通信链路模型，其中RF和FSO信道分布采用Nakagami-m及Exponentiated Weibull分布模型。综合考虑大气湍流、指向误差及衰落指数联合作用对混合传输链路的性能影响，通过Meijer's G函数推导出混合中继链路平均误码率和中断概率的闭合表达式，通过仿真验证了数值计算结果的准确性，分析了有无指向误差影响下，不同湍流强度条件下孔径平均对混合RF／FSO通信性能的影响。仿真结果表明，指向误差严重影响系统中断特性，而孔径平均效应可明显改善混合链路通信性能；其中，在弱大气湍流及指向误差联合作用下，当接收孔径尺寸D从15 cm增加至20 cm时，中断概率降低了约1个数量级。此外，大气湍流FSO信道在混合RF／FSO航空通信链路中起主要影响作用。