利索能及
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专利号: 2025100632508
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、建立考虑大气湍流、指向误差以及雾损耗联合影响的FSO复合大气信道模型;

步骤2、基于步骤1所得FSO复合大气信道模型搭建自适应SISO/MIMO‑FSO的通信系统模型并生成信号;

步骤3、在不同湍流强度、指向误差以及能见度范围情况下基于步骤2所得通信系统模型得到SISO和MIMO模式之下信号的误码率数据,根据误码率数据建立进行模式切换的阈值查找表;

步骤4、发射端将信号发射到大气复合信道中,接收端接收后将信道状态信息与阈值查找表中可用的阈值进行比较,并在SISO和MIMO模式中选择适用的最佳信号传输模式。

2.如权利要求1所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述步骤1中建立的FSO复合大气信道模型表示为:(1)

式中, 为接收端光功率; 是发射端光功率; 表示接收器的响应度;

是加性高斯白噪声; 是归一化信道衰落系数,表示为 , 表示大气湍流的随机分量, 表示指向误差的随机分量, 表示雾损耗的随机分量。

3.如权利要求2所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述雾损耗的随机分量 是关于波长 的函数:(2)

式中,是传输距离, 是衰减系数,表示为:

(3)

式中, 和 分别为分子吸收系数和气溶胶吸收系数, 为分子散射系数, 为雾衰减后的气溶胶散射系数,由Kim模型给出:(4)

式中, 为能见度等级, 为光源波长, 为Kim模型的散射雾粒子的尺寸分布。

4.如权利要求2所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述大气湍流的随机分量 使用Gamma‑Gamma湍流模型来表征,概率密度函数为:(11)

式中, 为Gamma函数, 表示是第二类 阶修正贝塞尔函数, 和 是与小尺度湍流涡流和大尺度湍流涡流相关的参数,表示为:

(12)

(13)

式中, 为Rytov方差值,表示为:

(8)

式中,是波数,是传输距离, 为折射率结构常数,表示为:(9)

式中, 是大气压强, 是温度, 是相隔距离为 的温度差。

5.如权利要求2所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述指向误差的随机分量 表示为:(14)

式中, 为光斑径向位移; 表示 =0处的接收功率; 是等效光束束腰半径且, , 表示误差函数, 是光束束腰半径,为接收机半径。

6.如权利要求1所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述步骤2中搭建的自适应SISO/MIMO‑FSO的通信系统模型包括激光器模块、调制模块、封装FSO复合大气信道模型的信道模块、解调模块以及实时误码率监控反馈模块,生成信号时设置激光器模块的激光功率和波长,采用DBPSK调制格式,进行时钟恢复并提供接收机匹配滤波器以消除码间串扰,同时对信号进行降采样,恢复数字调制信号的相位和频率同步。

7.如权利要求1所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述步骤3中阈值查找表的建立过程为:保持雾损耗、指向误差以及几何损耗参数不变,改变大气湍流,基于FEC误码率上界,建立多种链路距离下基于不同大气湍流的不同模式传输切换查找表;保持指向误差、大气湍流以及几何损耗参数不变,改变雾损耗,基于FEC误码率上界,建立多种链路距离下基于不同能见度的不同模式传输切换查找表;保持雾损耗、大气湍流以及几何损耗参数不变,改变指向误差,基于FEC误码率上界,建立多种链路距离下基于不同指向误差的不同模式传输切换查找表。

8.如权利要求1所述的SISO/MIMO模式自适应切换的FSO通信方法,其特征在于,所述步骤4具体为:发射端天线TA、TB将激光器模块生成的光信号发射到大气复合信道中,再由接收端天线RA、RB接收,其中发射天线TB根据信道状态信息CSI选择开启或者闭合,在信道的大气能见度大于能见度阈值、或折射率结构常数小于折射率结构常数阈值、或指向误差的抖动标准差小于抖动标准差阈值时,即误码率低于FEC误码率上界时,发射天线TB被关闭,采用SISO链路进行传输以节省发射功率;在信道的大气能见度低于能见度阈值、或折射率结构常数大于折射率结构常数阈值、或指向误差的抖动标准差大于抖动标准差阈值,即误码率高于FEC误码率上界时,发射天线TB被开启,采用MIMO链路进行传输以获得分集增益。