地对高空平台自由空间光通信网络的分析信道模型与链路设计优化
信号处理
2023-07-19 v1
摘要
集成高空平台 (HAP) 和自由空间光 (FSO) 通信是为下一代无线网络建立高数据速率空中链路的一种有前景的解决方案。然而，由于悬停 HAP 的定向偏差导致的光束指向误差和到达角 (AOA) 波动等实际限制，使得实现基于 HAP 的 FSO 链路具有挑战性。对于地对 HAP FSO 链路，本文推导了易于处理的闭式统计信道模型，以简化此类系统的优化设计。所提出的模型包括大气湍流状态（即对数正态和 Gamma-Gamma）、指向误差引起的几何损耗、光束漂移引起的指向抖动方差、探测器孔径尺寸、光束宽度以及接收光束的 AOA 波动的综合影响。通过执行蒙特卡洛仿真验证了解析表达式。此外，推导了所考虑链路在不同湍流状态下中断概率的闭式表达式。进行了详细分析，以优化发射激光束和接收器视场，从而在不同信道条件下最小化中断概率。所获得的分析结果可用于寻找最优参数值并设计地对 HAP FSO 链路，而无需进行耗时的仿真。
引用
@article{arxiv.2005.11786,
title = {Analytical Channel Model and Link Design Optimization for Ground-to-HAP Free-Space Optical Communication Networks},
author = {Hossein Safi and Akbar Dargahi and Julian Cheng and Majid Safari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.11786},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 13 figures, accepted on May 22, 2020, for publication in IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology