广义发射激光选择下的FSO‑VUWOC混合系统中断概率分析
摘要
无线光通信（WOC）作为一种高速、可靠的通信技术，成为实现陆上与水下无线连接的一种有吸引力的解决方案。无论是陆上还是水下环境，湍流衰落对WOC系统的性能都有很大影响。发射激光选择（TLS）作为减轻湍流衰落的有效技术而被提出。对于理想假设下的传统TLS，在多个候选激光源中，选择具有最高瞬时接收信噪比（SNR）的激光源（最佳激光源）来传输信号，但实际上，信道估计和反馈误差导致选择次优或更差的光源。因此，提出广义发射激光选择（GTLS）下的自由空间光（FSO）通信与垂直水下无线光通信（VUWOC）混合（FSO-VUWOC）系统来实现陆海一体化通信，其中GTLS考虑实际场景下各种误差导致选择非最佳光源的情况。首先，基于Gamma-Gamma分布的大气湍流信道和多层级联垂直水下湍流信道，利用Meijer G函数和Gauss超几何函数，推导GTLS下FSO-VUWOC系统的闭式中断概率表达式。然后，利用高信噪比（SNR）条件下的中断概率渐近分析，得到了FSO-VUWOC系统的分集阶。最后，通过数值仿真验证上述推导结果，结果表明，与不具备GTLS的FSO-VUWOC系统相比，GTLS系统具有更好的中断概率性能表现，例如GTLS系统（光源数为5）在不同光源索引下，为实现10-3的目标中断概率，所需的平均SNR分别降低了33.0 dB（最佳光源）、27.0 dB（第二最佳光源）、20.5 dB（第三最佳光源）和11.5 dB（第四最佳光源）。除了选择光源索引外，VUWOC和FSO链路距离以及光源数量亦显著影响GTLS系统的性能。
引用本文（GB/T 7714）
张琦 Zhang Qi, 岳殿武 Yue Dianwu, 赵公诺 Zhao Gongnuo, 等. 广义发射激光选择下的FSO‑VUWOC混合系统中断概率分析[J]. Chinese Journal of Lasers, 2024.
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