空间碎片干扰下的卫星光网络路由算法研究

针对低轨卫星激光通信中空间碎片可能造成的星间链路中断问题,提出一种方向增强的链路状态路由算法。首先搭建了卫星通信的网络拓扑结构,对空间碎片的运动模型和卫星的运动模型进行联合建模仿真,得到卫星与碎片的相对位置并进行星间可见性分析,提出了方向影响因子和方向增强指数,结合星间链路距离及传输时延综合考虑链路代价,从而选择合适的传输路径方向,依次在每个卫星节点对间进行最小路径选择,并以路由跳数为评价指标。仿真结果表明,在有空间碎片存在的环境中,所提算法能够在不牺牲通信质量的前提下,实现路由跳数相比Dijkstra算法降低14%,传输时延相比Dijkstra算法减少17%。

AF中继辅助TWR-FSO通信系统的性能分析

针对大气湍流和指向误差对自由空间光通信性能的影响会随着通信距离的增大而愈发严重,基于放大转发中继(AF),提出了一种双向中继-自由空间光通信(TWR-FSO)系统方案。该系统采用差分二进制相移键控调制,建立了一个包含大气湍流和指向误差的复合衰落信道模型,其信道衰落满足Gamma-Gamma分布。利用Meijer’s G函数推导得到TWR-FSO系统中断概率和平均误码率的闭合表达式。在不同湍流强度和阈值门限条件下,对比分析了中断概率和平均误码率性能。仿真结果表明,在受到相同指向误差的条件下,当SNR=25 dB时,AF中继相较于DF中继系统的中断概率从10^(-1)量级下降到10^(-4)量级左右。当折射率结构常数为4.0×10^(-15)m^(-2/3),SNR=40 dB时,系统的误码率可以达到10^(-8)量级以下。说明AF中继下TWR-FSO系统能有效降低大气湍流和指向误差对通信系统的影响。

同信道干扰下RIS辅助FSO-RF混构系统性能分析

针对自由空间光(FSO)通信无法进行视距传输的问题,在FSO链路中引入可重构智能表面(RIS)技术,并考虑射频(RF)链路中的同信道干扰(CCI)信号,提出一种CCI下RIS辅助FSO-RF混构系统研究方案。其中FSO链路和RF链路分别服从Gamma-Gamma分布和Rayleigh分布,在光电转换中继节点处采用译码转发协议,以减少噪声对信号的干扰。基于系统端到端瞬时信噪比的概率密度函数,推导了系统中断概率和平均误码率的闭合表达式,采用蒙特卡罗仿真验证了结果的准确性。研究结果表明,相较于传统的混合FSO/RF系统,RIS能明显提升系统的性能。另外,根据系统的分集顺序,得出系统的性能主要与FSO链路的衰落参数、光检测方式和指向误差有关。

同信道干扰下RIS辅助MUD-RF/FSO混构系统性能分析

为了解决射频(RF)通信中存在的同信道干扰问题,利用多用户的同时传输产生分集增益,并考虑自由空间光(FSO)通信无法完成视距传输的问题,在FSO链路中引入可重构智能表面(RIS)技术,提出一种同信道干扰下RIS辅助多用户分集(MUD)-RF/FSO混构系统方案。其中,具有多用户分集的RF链路服从独立同分布的Rayleigh分布,光学RIS辅助的FSO链路服从Gamma-Gamma分布,在电光转换中继节点处采用译码转发协议。基于系统端到端瞬时信噪比的概率密度函数及其累计分布函数,推导了系统中断概率和平均误码率的闭合表达式。仿真结果表明,RIS可以显著提升MUD-RF/FSO混构系统的性能。此外,用户数量的增加可以为系统带来分集增益,从而抑制同信道干扰所带来的不良影响。