[发明专利]基于IHDAF协议的FSO通信系统的工作方法

摘要

基于IHDAF协议的FSO通信系统的工作方法，属无线光通信技术领域。该系统包括信源节点、中继节点和目的节点，采用半双工工作方式，该方法分为三个步骤。先对信源信息进行M阶脉冲幅度调制；后将调制后的信息通过高斯激光束传送到中继节点和目的节点，并通过将信源节点到目的节点链路瞬时信噪比γ_sd及信源节点到中继节点链路瞬时信噪比γ_sr与对应链路设定的信噪比门限值SNR_sd及SNR_sr比较，以确定选择相应传输方案，即直接传输、译码前传和放大前传；最后目的节点对接收信号进行恢复与解调。本发明通过将协议中继技术与自由空间光通信技术相结合，可有效抑制因路径损耗、大气扰动和瞄准误差所引起的系统性能下降，提高系统传输可靠性。

主权项

1.一种基于增量混合译码放大转发IHDAF协议的自由空间光通信FSO通信系统的工作方法，通过以下通信系统来实现，该系统包括1个信源节点、1个中继节点和1个目的节点，信源节点配备两个激光发射器，用于产生和发射高斯激光束；中继节点配备一个激光发射器和一个光检测器，分别实现对高斯激光的转发和检测；目的节点配备两个光检测器，系统采用半双工工作模式，其数据传输过程包括三个步骤，先将信源信息映射成M阶脉冲幅度调制星座符号x_s，x_s∈S,S是M阶脉冲幅度调制的星座集合，其中第m个星座符号可以表示为其中P_t为光信号的平均发射功率，然后将调制后的星座符号x_s通过高斯激光束发送到中继节点和目的节点，并通过将信源节点到目的节点链路瞬时信噪比γ_sd及信源节点到中继节点链路瞬时信噪比γ_sr与对应链路设定的信噪比门限值SNR_sd及SNR_sr比较，以确定选择相应的协议传输方案，即直接传输、译码前传和放大前传；最后，目的节点根据不同传输方案解调恢复得到原始信号，该方法的具体步骤如下：1)信源节点对信源信息进行光调制，将其映射成M阶脉冲幅度调制星座符号xs；2)第一通信时隙，信源节点同时向中继节点和目的节点发送调制后的星座符号x_s，目的节点接收到的信号表示为y_sd＝Rh_sdx_s+n_sd，其中R为光检测器的光电转换系数；n_sd为信源节点和目的节点之间的信道噪声；h_sd为信源节点到目的节点之间的信道系数，由对应信道路径损耗大气扰动衰落瞄准误差来确定，表示为中继节点接收到的信号表示为y_sr＝Rh_srx_s+n_sr，其中h_sr为信源节点到中继节点之间的信道系数，由对应信道路径损耗大气扰动衰落瞄准误差决定，表示为n_sr为信源节点和中继节点之间的信道噪声，转入下一步；3)目的节点比较信源节点到目的节点链路的瞬时信噪比γ_sd与对应链路设定的信噪比门限值SNR_sd的大小，如果γ_sd≥SNR_sd，则转入下一步，否则转入步骤5)；其中表示均值为零的高斯随机噪声的方差，γ_sr和γ_rd分别表示信源节点到中继节点链路和中继节点到目的节点链路上的瞬时信噪比，分别记为和其中h_rd为中继节点到目的节点之间的信道系数，其主要由对应信道的路径损耗大气扰动衰落瞄准误差决定，可以表示为P_sd＝δ₁P、P_sr＝δ₂P和P_r＝(1‑δ₁‑δ₂)P分别表示信源节点向目的节点发射功率、信源节点向中继节点的发射功率及中继节点的发射功率，P为系统总功率，δ₁和δ₂为功率分配因子；4)当γsd≥SNRsd时，此时直传链路信道状态质量较好，目的节点能够正确译码，则在下一个通信时隙中继节点不工作，信源节点采用直接传输的方式传输新的信息，目的节点对接收到的信号进行解调；5)当γsdrd＝βRh_rdy_sr+n_rd，其中表示放大因子；n_rd为中继节点和目的节点之间的信道噪声；(3)转入步骤8)；8)目的节点将信源发送信号ysd和中继发送的信号yrd进行光电转换，其光电转化系数为R1，然后进行最大比合并，最终合成信号可以表示为yMRC＝R1(hsdysd+hrdyrd)，将合并后的信号yMRC进行解调。