无人机光通信系统的全双工逆向调制模型分析

典型的基于全双工逆向调制的无人机光通信系统模型如图4.24所示，系统中UAV 1端发射经过调制的询问光束，光束通过大气信道后到达UAV 2端并通过棱镜，随后光束中的一部分被UAV 2中的光探测器（PD）接收，随后对光束中包含的信息进行解调，另一部分光束通过反射半导体光放大器（reflective semiconductor optical amplifier，RSOA），RSOA可以同时实现对光束的放大、反射，同时通过调整RSOA装置的位置，还可以实现对反射光信号的调制，被调制的反射光束通过透镜后经过反向链路由UAV 1端接收器接收，随后被解调。

图4.24　基于全双工逆向调制的无人机光通信系统结构

基于全双工逆向调制的无人机光通信系统当中，前向链路的接收信号y1可以表示为

式中，信道衰落系数h1包括由光束指向误差导致的衰落系数h1p和由大气湍流导致的衰落系数h1a，且h1=h1ah1p。

反向链路的接收信号y2可以表示为

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式中，ρF，ρB为前向链路和反向链路的光电探测器响应度，mA表示RSOA的放大系数，信道衰落系数h2包括由光束指向误差导致的衰落系数h2p和由大气湍流导致的衰落系数h2a，且h2=h2ah2p。

前向链路中，UAV 2端每比特信号的电信噪比（Signal-Noise Ratio，SNR）表达式与式（4.18）类似，可表示为

式中，表示在无湍流和指向误差作用下UAV 2端每比特信号上的信噪比。

反向链路中，光束经过RSOA放大、调制、反射后的信噪比可以表示为

式中，表示在无湍流和指向误差作用下UAV 1端每比特信号上的信噪比，h=h1h2，PT为平均传输光功率，K为信号调制阶数，mF，mB为前向链路和反向链路的光调制系数（OMI）。