基于空间激光通信中MIMO分集技术的研究

从 最终结果可以看 出， 式（ ３ ） 服 从 于 伽 玛分布 ， 即 ｒ分 布 。 如 图２ 给出Ｉ ＿ 分 布 下 ｎ＝１ ， ｍ ＝１ ， ２ ， ３ ， ４的 概 率 密 度 函 数 分 布 曲线 。 从 图 中 可知 ： 随 着 参 数 ｍ的 增 大 ， 概 率 密 度 函数 的均 值 逐 渐 在 增加 ， 方差 逐渐 增大 ， 曲 线 也 在 向 右 移
Ｏ ０ Ｏ
ｌ
９
８
７
＝
∑∑
， 的 概 率 密 度 函 数 服 从 于 负 指 数 分 布， 由式 （ １ ） 知， 叠加光强 ， 的 特 征 函数 为 ：
凡 ｍ ｒ １ ．
） 见 （ ∞ ） ｒ
概 率 密 度 函 ，数 为 ：
ห้องสมุดไป่ตู้１ 。 。
（ ２ ）
对 上式 （ ３ ） 做傅里叶反变换 ， 即 得 到 的
尸 ， （ Ｉ ） ＝・ ｆ ｅ ｘ ｐ （ 一 ｊ ｏ ９ １ ） ｑ ￣ ， （ ｃ ｏ ） ａ ０ ９
一
∞
ｉ ２ ｎ ｍ ＿。
—
Ｆ （ ２ ｎ — ｍ）。 ｘ ｐ （ － Ｉ ）
ｆ ３ ）
图１ 空 间 激光 通信 的 空 间分集 模型
高 新 技 术
Ｓ Ｏ Ｊ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
墨圆
基于 空 间激 光通信 中 Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ 分 集技术 的研 究①
蒋 帅 （ 长春理 工大学信 息与通 信工程 专业 吉林长 春 １ ３ ０ ０ ２ ２ ）
摘 要： 在 无线传输 系统中 ， 分集技 术是 一种抗 衰落 、 提 高 系统 的传输 性 能的技术 。 它被 广泛 应 用于无 线通 信 中， 由于其优越 的性 能， 所 以将 它应 用于 空间激 光通信 中。 介 绍 了Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ 的技术现 状和 技术特 点 ， 建 立 了空间激 光通 信系统 中Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ ￣信道 模型 ， 从 等增 益合并 分集 与空 间选 择 分集 两方 面 ， 来 分析 ＭＩ ＭＯ的 空间分 集性 能 。 关键词 ： Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ 分粟技 术 合并 分集 选择 分集 中图 分类 号 ： Ｔ Ｎ ２ ４ ８ ． １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ｎ（ ｃ ） 一 ０ ０ ０ ９ － ０ ２ ＭＩ ＭＯ是 多输 入 多输 出 的 无 线 传 输 技 术 …， 它 在 无 线 链 路 两端 均 采 用 多天 线 ， 分 别同时发射 与接收 ， 能 够 充 分 开 发 空 间资 源。 它 能 够 在 不 增 加 频 谱 资 源 和 发 射 功 率 的情况下 ， 成倍提高现有系统的信道容量， 并且 还具有 更强的抗 干扰和抗衰 落能 力， 特性 要 根 据 具 体 情 况 进行 分 析 【 ， 即 参 照空 间 激光 通信 系统 具 体 的结 构 来 进 行 分 析 。 下 面 结合 图１ 空间激光 通信的空 间分集模 型， 分 析大 气 折射 率 结构 常 数 ｃ ２ ． ５ × １ ０ 时， 即激光 光束 在 强湍流 下进 行传 输时 ， 光强 起伏 概 率 】 的 分 布在 服从 与 负指 数分 布 的信 给 出光 强 的概率分 布 函数 为 ｒ分 布 。 是高速数据传输的优选技术之一。 因此 ， 将 道模 型 ， ＭＩ Ｍ０技 术 应 用 于 空 间 激 光 通 信 ［ ２ ｊ ， 建 立 １ ． １ Ｍｌ Ｍ Ｏ信道模型 ＭＩ ＭＯ系 统 模 型 ， 既 能扩 大信 道 容 量 ， 又 能 如 图１ 所示 ， 给 出空 间激 光 通 信 的空 间 有 效 克 服 大 气湍 流 所 引起 的 闪 烁 效 应 。 分集模型。 在发射端采用Ｉ ｉ １ 个发射机 ， 各 个 发 射 机 同 时 发 射 波 长 相 同的 激 光 光 束 。 接 空 间激光通信 中ＭＩ Ｍ Ｏ 的信道模 型 收 端 则 由 ｎ个 接 收 机 组 成 。 传 输 距 离 为 我 们 采 用 单 束 激 光 光 束 在 大 气 强湍 流 水 平 方 向上 １ ． ５ ｋ ｍ以 上 。 三为 收 发 端 之 间 中进 行 发 射和 接 收 时 ， 大 气的 折 射率 结 构 常 的 距 离 ， 假 设 收 发 端 之 间 的 大 气 湍 流 是 各 下面 构 建 的ＭＩ Ｍ０信道 模 型就 以 数ｃ ： ＞ ２ ． ５ × ｌ Ｏ ， 使用单 束激光 光束进行 向 同性 的 ， 传输 ， 光 强 起 伏 概 率 分 布 是 服 从 负 指 数 分 此 模 型 进 行 分 析 。 根据 图ｌ 的模型 ， 在 发射 端 采用 ｍ个 发 布； 使 用 多束 激 光 光 束 进 行 传 输 ， 光 强分 布 射机 ， 接收端 使 用 ， ２ 个 接收机 ， 即构 成 多 ＭＩ ＭＯ系统模 型 。 工 作的 原理 ： 在 发射 端 ， 个激 光 器 同时 发 射 出 ｎ条激 光光 束 ， 这 ｎ条 激 光 光 束承 载 着相 同 的信 息 ， 沿 着不 同的路 径进行 传输 ； 在 接收 端 ， 我们 的 ｎ 个 接收 机分 别对 这 些激 光光 束 进 行接 收 ， 并 对接 收 到 的 信号 进 行 叠加 ， 从 而 还原 出最 优 初始 信 号 。 设最终 还原 出光信号的 光强为 ，， 各接 收 端 接收 的光 强 为 ， ， ， （ ｋ＝ ｌ ， ２ ， ３ …ｉ ｎ ， １ ， ２ ， ３ …ｎ ） 相互独 立 ， 且服从 相 同的 负指数 分布 。 ， ＝ （ Ｉ ｌ Ｉ ＋ １ ２ ｌ ＋ ・ Ｉ ） ＋ ‘ ・ ‘ ＋ （ ， Ｉ ｌ ＋ ， ２ ｌ ＋ ‘ ・ 。 Ｌ１ ）