可调液态镜辅助可见光通信系统的中断概率分析

本文提出一种可调液态镜（Tunable Liquid Lens, TLL）辅助的室内移动可见光通信系统。为缓解用户移动性和随机接收器姿态导致的性能下降，在接收端采用电液湍法立方体 TLL。通过电压调节液体表面倾斜角，动态控制液态镜的姿态，从而增强信号接收及整体系统性能。构建准确的数学框架来建模信道增益，提出两种镜头优化策略，即（i）最佳信号接收（Best Signal Reception, BSR）和（ii）竖直向上镜头定向（Vertically Upward Lens Orientation, VULO），以实现更佳性能。推导两种方案下针对实际移动性和接收器姿态条件的中断概率闭式表达式。数值结果表明，所提出的 TLL 及镜头调整策略在各种移动性和姿态条件下，均显著降低了中断概率，优于固定镜头和无镜头接收器。具体而言，在 12 dBW 发射功率下，使用 BSR 方案实现 8° 极角变动的随机接收器姿态条件下，中断概率从 $1\times 10^{-1}$ 降至 $3\times 10^{-3}$。