Mixing RIS-Assisted Sources with FSO Link
这封信提出并评估了可重构智能表面（RIS）辅助源多用户混合射频（RF）/自由空间光（FSO）中继网络与机会用户调度的性能。封闭形式的解析近似推导出中断概率和平均符号错误概率（ASEP）假设瑞利和伽马-伽马衰落模型的RF和FSO信道，分别。此外，为了更深入地了解系统的行为，系统在高信噪比（SNR）制度，从而推导和分析的分集阶数和编码增益进行了研究。结果表明，系统性能受最差跳数的影响，分集阶数为Gd = min（KN，alpha，beta，zeta^2），其中K为RF用户数，N为每个用户的反射单元数，alpha和beta为FSO链路的大气湍流参数，zeta^2为FSO链路对准质量的度量。此外，研究结果表明，对于相同的分集阶数，N比K通过编码增益Gc对系统性能的影响更大。
2020-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
A Weather-Dependent Hybrid RF/FSO Satellite Communication for Improved Power Efficiency
最近的研究表明，卫星通信（SatCom）将在下一代非地面网络（NTN）中发挥重要作用。在SatCom中，根据通信环境，可以使用射频（RF）或自由空间光（FSO）通信。出于RF和FSO通信的互补性，我们提出了一种混合的RF/FSO传输策略的SatCom，其中卫星选择RF或FSO链路取决于从上下文感知传感器获得的天气条件。为了量化所提出的网络的性能，我们推导出中断概率表达式，考虑不同的天气条件。此外，渐近分析进行获得的多样性秩序。此外，我们调查的影响，非零的波束指向误差，并说明了孔径平均的好处，以减轻失调和大气湍流的影响。最后，我们提出了有效的设计准则，可以为系统设计人员有用。结果表明，所提出的策略表现出更好的双模式传统的混合RF/FSO通信的中断概率方面提供了一些功率增益。
2021-11-30 eess.SP
HAPS-assisted Hybrid RF-FSO Multicast Communications: Error and Outage Analysis
在这项工作中，我们研究了多跳混合频率（RF）/自由空间光（FSO）通信为基础的多播网络的解码和转发协议的性能。到目前为止，为大量用户提供服务被认为是实时应用解决海量数据流量需求的一种有前途的方法。在这方面，我们提出了两个实际的用例。在前一个模型中，我们提出了一个高海拔平台站（HAPS）辅助混合RF/FSO/RF通信方案，其中地面站打算通过两个平流层HAPS系统与一组节点进行通信。在后一种模型中，我们假设视线连接是不可访问的两个HAPS系统之间，由于大的传播距离引起的高衰减。因此，我们提出了一种低地球轨道卫星辅助的混合RF/FSO/FSO/RF通信。对于所提出的场景，中断概率（OP）和误比特率的封闭形式的表达式推导。此外，为了说明所提出的模型的渐近行为，多样性增益。此外，遍历容量和能源效率（EE）提供了这两种情况。最后，仿真结果验证了理论推导的正确性。结果表明，卫星辅助的RF/FSO/FSO/RF混合场景可以获得更好的OP，而HAPS辅助的RF/FSO/RF混合场景可以获得更高的EE。
2022-03-22 eess.SP
OAM Mode Selection and Space-Time Coding for Turbulence Mitigation in FSO Communication
利用轨道角动量（OAM）模式的自由空间光通信（FSO）最近受到了相当大的关注。通过自由空间传播OAM模式可能会受到大气湍流（AT）失真的影响，这会导致OAM模式之间的模式间串扰和功率差异。在这篇文章中，我们感兴趣的是2 × 2多输入多输出（MIMO）FSO相干通信系统使用OAM。我们提出了一个OAM模式的选择标准，以尽量减少AT的影响。为了进一步提高所获得的性能，我们提出了一个空时（ST）编码方案在发射机。通过对错误概率的数值模拟，我们表明，对于弱AT，AT的惩罚被完全吸收，并且在强AT机制中获得了相当大的编码增益。
2019-07-09 eess.SP
Phase-Shift Design and Channel Modeling for Focused Beams in IRS-Assisted FSO Systems
作为下一代移动或低轨道卫星通信回程的潜在解决方案，对自由空间光学（FSO）的兴趣正在迅速增长。在FSO系统中采用智能反射面（IRS）的技术有多种，如反常反射、功率放大和分束等。可以通过在接收器（Rx）透镜处准直或聚焦反射光束来向接收器（Rx）递送更多功率。在这项研究中，我们提出了一个相移设计的IRS光束聚焦。此外，我们提出了一个新的指向误差模型和中断性能分析适用于当波束宽度是可比或小于Rx的孔径大小。蒙特卡罗模拟验证了分析结果。本研究为未来的研究提供了必要的初步结果，假设在FSO系统的聚焦光束。
2022-04-20 eess.SP
Analytical Statistics of Vortex Beams in a Turbulent Channel for OAM-Multiplexed FSO Communications
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室）；Science and Technology on Space Physics Laboratory（空间物理科学与技术实验室）；Xiong’an Aerospace Information Research Institute（雄安航天信息研究院）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学光学与光子学院）
该研究针对OAM复用FSO通信，推导了湍流通道中涡旋光束的接收面辐照度、解复用端口功率等统计特性，评估了SER，发现小接收孔径下复用性能对模态间距更敏感。
2026-09-07 eess.SP
A deep learning based solution for imperfect CSI problem in correlated FSO communication channel
由于信道估计误差而导致的接收机处的不完善的信道状态信息（CSI）是实现最佳检测的主要问题之一。本文提出了一种基于深度学习的结构来解决这个问题。为了显示使用深度学习的效果，在具有写/错误CSI的相关和不相关对数正态信道上模拟了简单的自由空间光（FSO）通信系统的符号错误率。本文的新颖性和贡献是首次在FSO通信的机器学习中完成的，包括考虑深度学习，考虑对数正态信道，考虑相关信道，考虑不完美CSI。将所提出的基于深度学习的结构与最大似然检测器进行比较，结果表明，在完美CSI中，两者的性能相同（因为最大似然是最佳的），但在不完美CSI中，所提出的基于深度学习的结构在具有不相关或期望相关长度的信道中优于最大似然。
2019-09-12 eess.SP
On Secure Uplink Transmission in Hybrid RF-FSO Cooperative Satellite-Aerial-Terrestrial Networks
研究了射频-自由空间光混合协作卫星-空中-地面网络（SATN）上行链路传输的保密中断性能。具体地，在所考虑的协作SATN中，地面源（S）通过具有最流行的内容缓存方案的缓存使能空中中继（R）终端的帮助将其信息发送到卫星接收机（D），而一组窃听空中终端（Eves）试图偷听所发送的机密信息。此外，RF和FSO传输分别在S-R和R-D链路上采用。考虑R、D和Eves的随机性，采用随机几何框架，研究了SATN中协作上行链路传输的保密中断性能，推导出端到端保密中断概率的解析表达式.最后，Monte-Carlo模拟显示，以验证我们的分析的准确性。
2022-10-12 eess.SP
Performance of UAV assisted Multiuser Terrestrial-Satellite Communication System over Mixed FSO/RF Channels
分析了多天线多用户无人机辅助地面-卫星通信系统在自由空间光（FSO）/射频（RF）混合信道上的性能。卫星到无人机的下行传输通过FSO链路完成，FSO链路服从带指向误差损伤的Gamma-Gamma分布。在FSO接收机中，考虑了外差探测和强度调制直接探测技术。为了利用天线分集，在UAV处考虑多个发射天线。在UAV处假设选择性解码和转发方案，并且在考虑用户选择和传输阶段期间过时的信道状态信息（CSI）的实际约束的同时执行机会性用户调度。RF链路被假定为遵循Nakagami-m分布，由于其多功能的性质。在这种情况下，性能分析，中断概率的解析表达式，渐近中断概率，遍历容量，有效容量，和广义平均符号错误率表达式的各种正交幅度调制（QAM）方案，如六边形QAM，交叉QAM，矩形QAM。各种调制方案的比较。进一步分析了指向误差、天线数、时延约束、衰落严重程度和不完美CSI对系统性能的影响。最后，通过Monte-Carlo模拟验证了所有的分析结果。
2021-09-13 eess.SP
Angle-of-Arrival Estimation of Narrow Gaussian Beams for Mobile FSO Platforms
本文针对移动自由空间光通信中窄高斯波束到达角跟踪问题，提出一种同时利用焦平面激光光斑位置和能量信息的接收器，推导Cramer-Rao界证明该方法显著提升了窄高斯波束的估计性能。
2023-07-29 eess.SP
Maximum Spectral Efficiency of Adaptive Coherent Terrestrial FSO Links
Shiv Nadar Institution of Eminence（希夫纳达尔卓越学院）；Indian Institute of Technology, Delhi（德里印度理工学院）
本文提出了一种新的闭合形式表达式，用于计算在伽马-伽马湍流信道中具有指向误差的相干FSO通信系统的平均频谱效率极限，并分析了湍流和指向误差对系统性能的影响。
2026-02-25 cs.IT eess.SP math.IT
OFDM with Index Modulation in Orbital Angular Momentum Multiplexed Free Space Optical Links
利用轨道角动量（OAM）模式进行通信是近年来自由空间光通信领域的研究热点。通过自由空间传播OAM模式可能会受到大气湍流（AT）失真的影响，这会导致信号衰减和串扰，从而降低系统容量并增加错误概率。在本文中，我们提出了提高OAM FSO通信的误比特率和频谱效率，为不同级别的AT制度。通过在OAM FSO系统中引入正交频分复用（OFDM）和指数调制技术，可以获得性能增益。
2021-03-05 eess.SP
HAPS Selection for Hybrid RF/FSO Satellite Networks
非地面网络一直吸引着工业界和学术界的极大兴趣。卫星和高空平台站（HAPS）系统预计将成为下一代无线网络的关键推动者。在本文中，我们介绍了一种新的下行链路卫星通信（SatCom）模型，其中自由空间光（FSO）通信卫星和HAPS节点之间采用。在HAPS节点和地面站之间采用了混合FSO/RF传输模型。在传输的第一阶段，卫星选择提供最高信噪比（SNR）的HAPS节点。在第二阶段，所选HAPS解码并将信号转发到GS。为了评估所提出的系统的性能，中断概率表达式推导出指数威布尔（EW）和阴影莱斯衰落模型，同时考虑大气湍流，平流层衰减，由于散射，路径损耗和指向误差的衰减。此外，渐近分析进行和分集增益。此外，孔径平均技术，温度和风速的影响进行了研究。我们还提供了一些重要的指导方针，可以帮助实际的HAPS辅助卫星通信的设计。最后，结果表明，HAPS的使用提高了系统的性能，该模型的性能优于所有其他现有的模型。
2021-11-30 eess.SP
Hybrid FSO/THz-based Backhaul Network for mmWave Terrestrial Communication
在这项工作中，一个混合的自由空间光学（FSO）/太赫兹（THz）的回程网络被认为是提供高数据速率的可靠通信的地面移动用户（MU）工作在毫米波（毫米波）波段。FSO链路受到大气湍流和指向误差损伤的影响，这两种损伤分别具有Gamma-Gamma和Rayleigh衰落的特征。在FSO接收机中，考虑了强度调制直接探测和外差探测技术。多天线THz链路同时存在高路径损耗和失调误差。太赫兹信道具有$α-μ$分布特性，失调误差具有瑞利衰落特性。为了减小来回切换的影响，在接入点（AP）引入软交换方法来选择通过FSO/THz混合链路的信号，并与硬切换方法进行了比较。选择性解码和转发中继被认为是在AP转发成功解码的回程信号到地面MUs. In这种情况下，我们得出封闭形式的表达式的个别链路的中断概率，端到端（E2 E）中断概率，渐近中断概率，遍历容量，和平均误码率的各种调制方案。最后，我们研究了不同的参数，如大气湍流，指向/失准误差，链路距离，大气衰减/路径损耗，太赫兹和接入链路的衰落参数，以及天线数量对网络性能的影响。我们的研究结果表明，通过适当的切换方法，FSO/THz链路的联合实现，提高了回程链路的速率/可靠性，具有有限的切换开销。
2022-11-11 eess.SP
On the Performance of a Relay-Assisted Multi-Hop Asymmetric FSO/RF Communication System over Negative Exponential atmospheric turbulence with the effect of pointing error
本文提出了一种多用户多跳混合FSO / RF系统。该结构由两个主要部分组成。提出这种结构的主要动机是在长距离不可通过的链路或某些特定的大气条件下，射频连接变得容易中断的通信。虽然这些影响可以通过消耗更多的功率或增加处理复杂性来减轻，但是小用户移动电话不应该得到更多的复杂性或电源。FSO和RF链路相互补充的事实带来了一种新的解决方案;通过短距离RF链路放大接收到的信号并将其转发到长距离FSO链路的接入点可以解决上述问题。这个场景在拟议结构的第一部分完全实现。在第二部分，实现了一个多跳的混合并行FSO / RF链路连接源和目的基站。首次在多跳FSO / RF系统中考虑了多用户方案、每跳信号选择、放大和前向中继中信道状态信息的已知和未知以及指向误差对饱和大气湍流的影响。以封闭形式推导出所提出结构的误比特率（BER）和中断概率的新表达式，并通过MATLAB仿真进行验证。该结构同时具有FSO、RF、中继辅助和多用户系统的优点。结果表明，它对用户数和中继数的依赖性较低。因此，它适用于人口变化和长距离联系的地区。这种结构提供了独立的性能，而没有额外的功耗，处理延迟和复杂性。
2018-11-20 eess.SP
Power Scaling Law for Optical IRSs and Comparison with Optical Relays
采用光中继和光学智能反射面可以降低自由空间光学系统的视距要求。与通常表现出二次功率缩放定律的射频（RF）IRS不同，从FSO IRS反射并在接收器透镜处收集的功率可以与IRS大小成二次或线性缩放，或者甚至可以在恒定值处饱和。我们分析了光IRS的功率标度律，并揭示了它对波长、发射器（Tx）到IRS和IRS到接收器（Rx）距离、束腰和透镜尺寸的依赖性。我们比较了光IRS在不同的功率缩放制度与光中继的中断概率，多样性和编码增益，和最佳位置。我们的研究结果表明，在较高的硬件复杂性为代价，中继辅助FSO链路产生更好的中断性能在高信噪比（SNR），但光IRS可以实现更高的性能在低信噪比。此外，虽然将中继与Tx和Rx等距放置是最佳的，但是IRS的最佳位置取决于它们操作的功率缩放机制。
2022-05-05 eess.SP
Statistical Modeling of the FSO Fronthaul Channel for UAV-based Communications
本文研究了悬停无人机与中心站之间的自由空间光学通信信道的统计特性。基于无人机的FSO系统具有两个独特的特性，这使得它与传统的静态收发器FSO系统有很大的不同。首先，对于基于UAV的FSO系统，入射激光束并不总是与接收器透镜平面正交。第二，由于动态风载荷、UAV周围大气中固有的随机空气波动以及UAV的内部振动，UAV的位置和取向都随时间波动。相反，对于传统的FSO系统，激光束总是垂直于接收器透镜平面，并且收发器的相对移动受到限制。在本文中，我们开发了一种新的基于无人机的自由空间光通信系统的信道模型，通过量化相应的几何和失准损失（GML），同时考虑到激光束的非正交性和无人机的位置和方向的随机波动。特别是，对于不同的天气条件下，我们提出了不同的波动模型的位置和方向的无人机，并推导出相应的统计模型的GML。我们进一步分析了基于无人机的FSO链路的中断概率和遍历率的性能，并简化了高信噪比（SNR）制度的解析表达式。最后，仿真验证了所提出的分析的准确性，并为系统设计提供了重要的见解。例如，我们表明，对于一个给定的方差的波动，波束宽度应适当调整，以尽量减少中断概率。
2020-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Mitigation of Misalignment Errors Over Inter-Satellite FSO Energy Harvesting
本文研究星间自由空间光能量采集中的对准误差问题，通过蒙特卡洛方法分析有无ATP模块时1U和12U卫星的平均采集功率，证明ATP机制能显著缓解对准误差并延长有效能量采集距离。
2023-07-24 eess.SP
Beam with Adaptive Divergence Angle in Free-Space Optical Communications for High-Speed Trains
在本文中，我们提出了一种自适应光束，根据接收器孔径直径和通信距离来调整其发散角，以提高接收功率，并简化高速列车（HST）的自由空间光通信（FSOC）系统中通信光收发器之间的对准。我们比较了接收功率，信噪比，误比特率，和建议的自适应波束的最大通信距离，使用一个固定的发散角为1毫拉德的光束。建议的自适应光束产生更高的接收功率，平均增加33 dB的固定发散光束在不同的能见度条件和距离。此外，所提出的自适应发散角扩展的通信距离的FSOC系统的HST在不同的能见度条件下相比，一个固定的发散光束约三倍。我们还提出了一个新的地面收发器的位置，将地面收发器的FSOC系统的HST的龙门架上放置的训练通道，而不是把他们旁边的轨道。建议的收发器的位置提供了一个平均3.8分贝的接收功率增加了传统的地面站收发器旁边的轨道放置。
2018-12-28 cs.NI eess.SP
EH Modelling and Achievable Rate for FSO SWIPT Systems with Non-linear Photovoltaic Receivers
本文针对带非线性光伏接收机的FSO SWIPT系统，构建双二极管非线性EH模型并推导最优发射信号分布，相比基线模型与均匀分布信号，更贴合非线性特性且显著提升可达信息速率。
2023-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of One- and Two-way DV-QKD with MIMO FSO Communication Systems
本文针对MIMO自由空间光通信系统，提出基于弱相干脉冲和诱骗态的单向与双向DV-QKD框架，推导了光子数分离攻击下的密钥率和量子比特误码率表达式，并数值分析了MIMO规模增益及协议性能权衡。
2025-11-07 eess.SP quant-ph
Analytical Channel Model and Link Design Optimization for Ground-to-HAP Free-Space Optical Communication Networks
针对地对HAP FSO链路受指向误差、AOA波动等限制的问题，推导了含多因素影响的闭式信道模型与中断概率表达式，优化发射光束和接收视场以最小化中断概率，结果可直接用于链路设计无需耗时仿真。
2020-05-24 eess.SP
Reliable ORIS-assisted FSO Communications via HARQ
Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Democritus University of Thrace（色雷斯德谟克利特大学）；Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nuremberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
研究结合光学可重构智能表面（ORIS）和混合自动重传请求（HARQ）的自由空间光通信链路，推导端到端信道统计模型，给出HARQ-CC的闭式中断概率和HARQ-IR的中断上界，分析分集阶数和延迟特性。
2026-06-19 eess.SP
Mixed Dual-Hop IRS-Assisted FSO-RF Communication System with H-ARQ Protocols
智能反射面（IRS）是第五代（5G）及以后无线通信系统的新兴关键技术，可提供更强大、更可靠的通信链路。在本文中，我们提出了一个混合的双跳自由空间光（FSO）射频（RF）通信系统，通过解码转发（DF）中继采用混合自动重传请求（HARQ）协议的两个跳为最终用户提供服务。新的封闭形式的表达的概率密度函数（PDF）和累积密度函数（CDF）的等效端到端的信噪比（SNR）计算所考虑的系统。利用得到的统计函数，我们推导出中断概率（OP）和数据包出错率（PER）的建议系统考虑广义检测技术的源到中继（S-R）链路与H-ARQ协议和IRS具有相位误差。我们获得有用的见解系统的性能，通过渐近分析，这有助于计算的多样性增益。推导的分析结果进行了验证，使用Monte Carlo模拟。
2021-08-20 cs.NI eess.SP
Free-Space Optical Communications for 6G Wireless Networks: Challenges, Opportunities, and Prototype Validation
许多研究人员已经研究了未来第六代（6 G）无线通信的创新。事实上，已经出现的一个关键问题是应对社会对高数据速率和大规模6 G连接的贪得无厌的需求。一些学者认为一项创新是一个突破--自由空间光通信（FSO）的应用。由于其极高的载波频率/带宽和未授权频谱域的潜力，FSO通信为开发可应用于各种6 G应用的超快数据链路提供了极好的机会，包括具有巨大连接性的异构网络和蜂窝系统的无线回程。在本研究中，我们透过一个以现场可编程门阵列为基础的自由空间光通讯原型来进行视讯传输，以探讨一个距离可达20公里的自由空间光连结的可行性。我们使用一个信道仿真器来可靠地模拟湍流，闪烁和功率衰减的远程FSO信道。我们使用基于FPGA的实时SDR原型来处理发送和接收的视频信号。我们的研究还提出了一个给定的长距离FSO链路的信道生成过程。为了提高链路质量，我们应用空间选择性滤波来抑制由阳光产生的背景噪声。为了测量收发器的未对准，我们使用基于采样的指向、捕获和跟踪来通过提高信噪比来补偿它。对于主要的视频信号传输实验平台，我们通过改变湍流量和风速来考虑各种环境。我们证明，该测试平台甚至允许在严重湍流和高风速下成功传输超高清（UHD：3840 x 2160分辨率）60 fps视频。
2022-11-24 eess.SP
Performance Analysis of Passive Retro-Reflector Based Tracking in Free-Space Optical Communications with Pointing Errors
在这封信中，我们提出了一个多样性实现后向反射器为基础的精细跟踪系统的自由空间光通信（FSO）。我们发现，多个回射器部署在航空器的通信望远镜周围，节省有效载荷的容量，并提高中断性能的精细跟踪系统。通过对多个回射器的联合指向损耗的分析，推导出了接收功率的有序矩。我们的分析可以进一步利用多输入多输出（MIMO）-FSO的研究。在基于矩的接收功率分布估计之后，我们数值分析了中断性能。基于后向反射器的FSO通信的最大挑战是功率的显著降低。尽管如此，我们选择的数值结果表明，从中断的角度来看，所提出的方法可以超过传统的方法。
2023-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Evaluation of a multimode receiver with a photonic integrated combiner for satellite to ground optical communications
基于空间分集或模式分集的多模接收机是一种很有前途的接收机结构，可以实时减轻大气湍流对自由空间光通信的影响。在本文中，我们评估和评论的FSO模式分集接收机的动态通信性能，基于空间解复用器和硅光子相干组合器，从地球同步轨道卫星到光地面站（OGS）的光链路。我们模拟的OGS接收到的失真波前的时间序列，我们数值表明，空间模式的相干组合相比，传统的单模光纤（SMF）接收器减轻信号衰落。我们在实验室环境中验证了这一属性，通过生成与大气传播信道仿真器的用例相对应的波前。然后，我们调制的光载波之前的波前仿真器与10 G OOK和DPSK数据序列，以测量的BER性能的建议接收机在时间序列仿真。最后，我们研究和评论的合并模式的数目和波长复用的BER性能的影响。我们证明了模式分集接收机提供了更高的收集效率，具有更好的BER性能和更小的同步损失。
2022-07-04 eess.SP physics.optics
Intelligent Reflecting Surface-assisted Free-space Optical Communications
自由空间光（FSO）系统能够提供5G和6G通信网络的无线前向和回程等应用所需的高数据速率、安全且具有成本效益的通信链路。尽管在过去的几十年里，FSO系统取得了长足的进步，但发射机和接收机之间的视线连接要求仍然是其部署的关键限制因素。在本文中，我们讨论了智能反射表面（IRSs）作为一种解决方案，以放松这一要求的潜在作用。我们提出了现有的光学IRS技术的概述，比较光IRS与射频IRS和光中继，并确定各种开放的问题，为未来的研究IRS辅助FSO通信。
2021-05-13 cs.ET eess.SP
Unified Performance Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Free Space Optical Communications
可重构智能表面（RIS）是基于视线（LOS）的技术（如自由空间光学（FSO）通信）的绝佳用例。在本文中，我们分析了RIS-empowered FSO（RISE-FSO）系统的性能，通过统一的Fisher-Snedecor（F），Gamma-Gamma（GG），和Malaga（M）分布的大气湍流与零波束指向误差超过确定性和随机路径损耗在雾条件下与外差检测（HD）和强度调制/直接检测（IM/DD）的方法。通过推导直接链路（DL）的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF），并考虑大气湍流、指向误差和随机雾的统计效应，得到了RISE-FSO系统合成信道的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的精确表达式。使用导出的统计结果，我们提出了准确的表达式的中断概率，平均误码率（BER），遍历容量，和时刻的信号噪声比（SNR）的DL-FSO和RISE-FSO系统。我们还开发了一个渐近分析的中断概率和平均误码率，并推导出所考虑的系统的分集阶。我们使用蒙特卡罗模拟验证的解析表达式，并展示了性能缩放的FSO系统的RIS元素的数量为各种湍流通道，检测技术和天气条件。
2021-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Two-Way Relaying over $α$-$μ$ Fading Channels in Hybrid RF/FSO Wireless Networks
本文研究了具有备用RF链路的RF/FSO混合通信系统中双向中继的性能。上行链路RF信道用于将$K$用户的数据发送到双向中继$R$，而FSO链路主要用于在基站$S$和$R$之间交换数据。我们建议在中继$R$和节点$S$之间具有备用RF链路，以在某些条件下提高可靠性。所有的上行链路RF信道遵循瑞利衰落模型，而$α$-$μ$被用来建模备份RF和FSO链路。我们近似的广泛使用的伽玛-伽玛衰落模型，使用$α$-$μ$分布的基础上基于矩的估计技术，假设发射机和接收机天线之间的完美对准。这种近似在一定的大气湍流条件下表现出良好的一致性。然后，我们推导出精确的封闭形式的表达式中断和平均符号错误概率，并在高信噪比（SNR）的近似。我们证实了我们的分析表达式与广泛的蒙特卡罗模拟，并证明完全匹配。此外，我们分析了节点的数量，$K$节点之间的机会调度，和$α$-$μ$参数对混合RF/FSO和备份RF系统的整体性能的影响。我们的数值结果说明了一个可实现的编码增益时，增加$K$，但是，性能下降发生的中继应用选择，有利于在系统中的特定链路的统治。
2019-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Resonant Beam Communications with Photovoltaic Receiver for Optical Data and Power Transfer
第六代（6 G）移动通信系统的愿景和要求预期采用自由空间光通信（FSO）和无线功率传输（WPT）。基于激光的WPT或无线信息传输（WIT）通常面临移动性和安全性的挑战。提出了一种可移动、安全的谐振波束通信（RBCom）系统，它可以实现高速率的无线信息和能量同步传输（SWIPT）。我们提出了一个分析模型来描述它的载波光束和信息传输过程。仿真结果表明，RBCom在采用正交频分复用（OFDM）方案时，可以获得超过40 mW的充电功率和1：6 Gbit/s的信道容量，可以应用于未来同时需要功率和高速率数据的场景。
2020-04-18 eess.SP
Modelling the Memory of Turbulence-Induced Beam Wander
湍流引起的光束漂移是远距离、高速自由空间光通信面临的主要挑战之一。光束漂移引起接收强度的波动以及模分复用系统中的串扰。用于波束漂移的现有模型利用概率分布和长期平均值，并且不能准确地对诸如深度衰落的时间相关强度波动进行建模，其中接收强度太低而不能在延长的时间段内保持可靠的通信。在这项工作中，我们提出了一个优雅的新的记忆模型，该模型的行为光束漂移引起的强度波动的独特能力，准确地模拟深衰落。这对于开发优化的纠错编码和数字信号处理以提高FSO系统的吞吐量和可靠性是非常宝贵的。
2019-07-22 eess.SP physics.optics
On Effective Secrecy Throughput of Underlay Spectrum Sharing $α$-$μ$/ Málaga Hybrid Model under Interference-and-Transmit Power Constraints
基于认知无线电的混合射频/自由空间光（RF / FSO）系统因其能够解决频谱稀缺和频谱利用率不足的问题而成为一种很有前途的技术。因此，这项工作分析了认知RF / FSO混合网络的物理层安全方面，该网络包括一个主用户，一个次级源，一个次级接收器，和一个窃听者，其中的秘密通信发生在两个合法的次级对等体之间的RF和FSO链路同时进行，窃听者只能偷听RF链路。特别地，还考虑了次用户处的最大发射功率限制以及主用户处的可允许干扰功率限制。所有的RF链路被建模为具有$α$ - $μ$衰落，而FSO链路经历具有链路阻塞和指向误差损伤的Málaga（M）湍流。在接收端，利用选择组合分集技术来选择具有最佳电信号比（SNR）的信号。此外，推导了保密中断概率、严格正保密容量概率和有效保密吞吐量的封闭表达式，分析了保密性能。此外，衰落，主-副干扰，检测技术，链路阻塞概率，大气湍流和指向误差的影响进行了研究。最后，Monte-Carlo模拟证实了推导的表达式。
2021-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
SCI-D$^2$NN: An Optimization Framework for OAM-Multiplexed FSO Communications
State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室）；Beijing Key Laboratory of Convergent Communications and Networking Technologies in LEO Satellite Systems（低轨卫星系统融合通信与网络技术北京市重点实验室）；School of Artificial Intelligence and Computer Science, North China University of Technology（华北理工大学人工智能与计算机学院）；Department of Physics, Capital Normal University（首都师范大学物理系）；School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学光电学院）；angtze Delta Region Academy of Beijing Institute of Technology（北京理工大学长三角研究院）
该研究针对OAM复用FSO通信受多种损伤影响的问题，提出SCI-D$^2$NN优化框架，设计两种训练分支与损失，使BER较传统D$^2$NN实现显著提升。
2026-09-01 eess.SP
Exploiting Skyrmions in Free-Space Optical Communication
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）
本文提出利用光学Skyrmions的自由空间光通信系统，通过Skyrmion数调制技术提升抗湍流性能和高阶调制能力。
2026-03-12 eess.SP
On the Secrecy Enhancement of an Integrated Ground-Aerial Network with a Hybrid FSO/THz Feeder Link
本文提出一种利用HAP分集和混合FSO/THz传输的保密增强方案，以应对空地通信中的窃听威胁，显著降低了保密中断概率并提升了安全性。
2024-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
A 1Mbps Real-time NLOS UV Scattering Communication System with Receiver Diversity over 1km
在非视距（NLOS）紫外散射通信中，由于极大的路径损耗，接收信号呈现离散光电子特性。本文设计并实现了一个非视距紫外散射通信系统，接收端信号检测基于离散时间泊松信道模型。在我们的系统中，一个激光器和多个光电倍增管分别作为光发射器和检测器。在此基础上，设计了脉冲计数、同步、信道估计和$LLR$计算等算法，并在FPGA板上实现。仿真结果提供评估所提出的系统设计，并指定系统的关键参数。我们进行了现场测试，实时通信的传输范围超过$1$公里，其中系统吞吐量达到$1$ Mbps。
2018-02-12 eess.SP
Hybrid FSO and RF Lunar Wireless Power Transfer
本研究提出一种混合FSO与RF的多跳月球无线功率传输方案，通过STK HPOP模拟真实地月环境，分析完美对准与失准衰落下的功率收集，结果表明最小距离下可获331.94 kW，但失准会降低性能。
2025-03-26 eess.SP
OptiVote: Non-Coherent FSO Over-the-Air Majority Vote for Communication-Efficient Distributed Federated Learning in Space Data Centers
School of Control Science and Engineering, Shandong University（控制科学与工程学院，山东大学）；Department of Computer Science, University of Exeter（计算机科学系，埃克塞特大学）；Department of ECE, The Hong Kong University of Science and Technology（电子与电气工程系，香港科学与技术大学）；School of Electrical Engineering, Chongqing University（电气工程学院，重庆大学）；Information Systems Technology and Design Pillar, Singapore University of Technology and Design（信息系统技术与设计学院，新加坡科技设计大学）
OptiVote 是一种非相干自由空间光过空气多数投票框架，用于在空间数据中心中实现通信高效的分布式联邦学习。
2026-01-08 cs.LG eess.SP
Impact of room size on WDM optical wireless links with multiple access points and angle diversity receivers
光无线通信（OWC）系统作为一种有前途的无线通信技术，可以提供高数据速率并同时支持多个用户，已经成为关注的主题。在本文中，房间大小的影响进行了调查时，使用波分多址接入（WDMA）结合角度分集接收机（ADR）。基于所使用的RYGB LD发射器，本工作可以提供四个波长（红、黄、绿和蓝）。三个房间大小被认为是两个8用户场景。提出了一种基于混合整数线性规划（MILP）的资源优化配置模型。在所有房间的两种情况下，计算了每个用户的光信道带宽、SINR和数据速率。房间A是最大的房间，与其他房间相比，可以提供更高的信道带宽和SINR。然而，在这两种情况下，所有房间都可以提供高于5 Gbps的数据速率。
2020-02-21 eess.SP
Robust UOWC systems against bubble-induced impairments via transmit/receive diversities
系统研究了不同气泡尺寸和位置对水下无线光通信系统性能的影响。通过使用不同的发送和接收分集，我们调查的有效性，发送/接收分集的缓解泡沫引起的损害UOWC链路。在使用重复编码（RC）和最大比合并（MRC）的2 × 2 MIMO的帮助下，实现了鲁棒的780-Mbit/s UOWC传输。相应的中断概率可以显着降低，从34.6%的系统没有分集到小于1%。
2019-08-05 eess.SP
Hybrid Time-Frequency Domain Frequency Offset Compensation Under GHz Doppler Shift for LEO Satellite-to-Ground Coherent Free-Space Optical Communication
University of Cambridge（剑桥大学）
针对低轨卫星到地面相干自由空间光通信中多 GHz 多普勒频移带来的频偏问题，提出 HTF-FOC 接收机架构，通过混合捕获和跟踪过程，包括基于 4 次方 FFT 的粗 CFO 捕获等，能有效跟踪频移并降低残留 CFO，成功率达 100%。
2026-07-16 eess.SP
Receive Diversity for Differential Binary Noise Modulation
针对差分二元噪声调制，提出基于后相关判决统计量合并的SIMO接收方法，推导精确误比特率，利用65 GHz室内NLoS实测量化空间资源与观测长度的分集权衡。
2026-08-26 eess.SP
CubeSat-Enabled Free-Space Optics: Joint Data Communication and Fine Beam Tracking
针对CubeSat辅助FSO链路中SWaP限制与AoA波动问题，提出基于GLRT的低复杂度盲序列检测与波束跟踪方法，性能优于EGC和MRC合并方法，接近理想接收机。
2024-06-13 cs.IT eess.SP math.IT
NOMA Visible Light Communication System with Angle Diversity Receivers
研究了一种非正交多址接入（NOMA）可见光通信系统。该系统使用角度分集接收机（ADR）来提供高数据速率。ADR有4个分支，每个分支指向不同的方向。一个8m × 4m大小的房间被建模，以研究根据用户的信道条件向用户分配资源，以最大化数据速率。结果表明，与使用宽FOV接收器的系统相比，使用ADR平均提高了35%的数据速率。
2020-05-05 cs.NI eess.SP
Turbulence-Resilient Coherent Free-Space Optical Communications using Automatic Power-Efficient Pilot-Assisted Optoelectronic Beam Mixing of Many Modes
大气湍流通常限制了自由空间光学（FSO）通信，并且当实现高灵敏度和光谱效率的相干检测时，该问题严重恶化。具体地，湍流引起从传输的高斯模式到高阶拉盖尔-高斯（LG）模式的功率耦合，导致与单模本机振荡器（LO）混合的功率的显著降低。相反，我们将频率偏移的高斯导频音与数据信号一起发送，使得两者经历类似的湍流和模态功率耦合。随后，光电检测器（PD）光电混合所有对应的光束模式对。在混合期间，自动生成导频音所经历的湍流的共轭，并补偿数据所经历的湍流，并且几乎所有阶的相同对应模式都有效地混合。我们展示了一个12 Gbit/s的16正交幅度调制（16-QAM）偏振复用（PolM）FSO链路，表现出弹性仿真湍流。湍流D/r_0~5.5的实验结果表明，与传统的相干接收机相比，混频功率损耗降低了~20 dB。因此，我们的方法可以自动恢复几乎所有捕获的数据功率，以实现高性能的相干FSO系统。
2021-01-25 eess.SP physics.optics
Deep learning and random light structuring ensure robust free-space communications
提出一种结合发射端随机光结构与接收端深度学习分类的高容量FSO协议，通过复用相干半径和子光束空间位置等正交自由度，实现复杂环境下的高保真图像传输。
2024-01-18 eess.SP physics.optics
Orbital-angular-momentum mode-group multiplexed transmission over a graded-index ring-core fiber based on receive diversity and maximal ratio combining
提出了一种基于渐变折射率环芯光纤（GIRCF）的轨道角动量（OAM）模群复用（MGM）方案，该方案为每个MG信道设计了单输入双输出（或接收分集）结构，并利用简单的数字信号处理（DSP）自适应地抵抗随机群内模串扰引起的模划分噪声。在该方案中不需要复杂的多输入多输出（MIMO）均衡。此外，如果在接收机侧采用简单的最大比合并（MRC）技术以有效地利用接收机的分集增益，则可以提高接收信号的信噪比（SNR）。通过实验分别验证了强度调制直接检测（IM-DD）系统在1 km GIRCF上传输3个OAM模式组，总传输速率为100 Gb/s的离散多音（DMT）信号，以及在18 km GIRCF上传输2个OAM模式组，总传输速率为40 Gb/s的DMT信号，从而验证了所提出的OAM-MGM方案的可行性.
2017-11-10 eess.SP physics.optics
Performance Analysis of OTFS Modulation with Receive Antenna Selection
在本文中，我们分析了正交时频空间（OTFS）调制与天线选择在接收端的性能，其中$n_s$的$n_r$接收天线的延迟-多普勒（DD）域中的最大信道Frobenius范数被选择。考虑具有接收天线选择（RAS）的单输入多输出OTFS（SIMO-OTFS）、多输入多输出OTFS（MIMO-OTFS）和空时编码OTFS（STC-OTFS）系统。我们考虑这些系统没有和相位旋转。我们的多样性分析结果表明，没有相位旋转，SIMO-OTFS和MIMO-OTFS系统与RAS的秩不足，因此，他们不提取完整的接收分集，以及在DD域中存在的多样性。此外，具有RAS并且没有相位旋转的Alamplitude编码的STC-OTFS系统提取了完整的发射分集，但是它不能提取DD分集。另一方面，当使用相位旋转时，具有RAS的SIMO-OTFS和STC-OTFS系统变为全秩，因此它们提取系统中存在的全空间以及DD分集。此外，当使用相位旋转时，具有RAS的MIMO-OTFS系统提取完整的DD分集，但是由于秩不足，它们不提取完整的接收分集。仿真结果验证了分析预测的分集性能。
2021-03-02 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Performance Analysis of Space-to-Ground Optical Satellite Communications
本文针对星地FSO卫星链路，在Fisher-Snedecor湍流信道下推导了平均保密容量、保密中断概率和严格正保密容量的闭合表达式，并揭示了卫星高度、天顶角和湍流强度对物理层安全性能的显著影响。
2024-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
Angle Diversity Trasmitter For High Speed Data Center Uplink Communications
本文提出了一种上行链路光无线通信（OWC）链路设计，数据中心可使用该链路来支持机架顶部叶交换机与接入点安装在天花板上的大型主干交换机之间的主干和叶架构中的通信。光纤无线连接的使用减少了布线，并允许在数据中心扩展时轻松重新配置。我们考虑数据中心中的三个机架，其中每个机架包含位于机架顶部的角度分集发射器（ADT），以实现架顶式（ToR）或叶子交换机的上行链路功能。四个接收器被认为安装在天花板上，每个接收器连接到脊柱开关。研究了两种类型的光接收机，即宽视场接收机（WFOVR）和角度分集接收机（ADR）。当链路以高于19 Gbps的数据速率运行时，评估所提出的系统的性能。实验结果表明，该方法在使用简单的开关键控（OOK）的情况下取得了很好的性能
2021-10-29 cs.NI eess.SP
Optimized Quality of Service prediction in FSO Links over South Africa using Ensemble Learning
Tshwane University of Technology（茨瓦内理工大学）；Federal University of Technology, Akure（阿库雷联邦理工大学）
本文提出利用随机森林等五种集成学习模型，基于南非四地十年气象数据预测并优化自由空间光通信链路的QoS，实验证明该方法显著提升了信噪比和服务质量。
2024-11-11 cs.LG eess.SP physics.optics
Angle diversity receiver as a key enabler for reliable ORIS-based Visible Light Communication
University Carlos III of Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
该研究针对可见光通信的链路阻塞问题，提出结合角度分集接收机与光学可重构智能表面的方案，通过优化算法提升信噪比，可缓解通信中断并获最高30 dB信噪比增益。
2026-09-02 cs.SY eess.SP eess.SY
