On Irradiance Distributions for Weakly Turbulent FSO Links: Log-Normal vs. Gamma-Gamma
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文探讨了弱湍流光纤通信链路中辐照度分布的建模问题，发现伽马-伽马分布比对数正态分布更准确。
2026-01-27 eess.SP
Modeling and Design of IRS-Assisted Multi-Link FSO Systems
在本文中，我们研究的建模和设计的智能反射面（IRS）辅助的光学通信系统，部署放宽视线（LOS）的要求，在多链路自由空间光学（FSO）系统。入射到光学IRS上的FSO激光束具有高斯功率强度分布和非线性相位分布，而射频（RF）系统中的平面波具有均匀的功率强度分布和线性相位分布。鉴于这些实质性的差异，IRS辅助RF系统的可用结果不适用于IRS辅助FSO系统。因此，我们开发了一个新的分析信道模型的基础上的惠更斯-菲涅耳原理的点到点红外辅助FSO系统。我们的分析模型捕捉IRS的大小，位置和方向的影响，以及它的相移轮廓上的端到端的通道。为了允许多个FSO链路共享光IRS，我们提出了三种不同的协议，即时分（TD），IRS划分（IRSD）和IRS均匀化（IRSH）协议。所提出的协议解决了FSO系统的具体特征，包括激光束的不均匀性和可能的失准。此外，为了比较建议的IRS共享协议，我们分析了误比特率（BER）和中断概率的IRS辅助多链路FSO系统中存在的链路间干扰。我们的仿真结果验证了所提出的分析信道模型的准确性，红外辅助FSO系统，并确认该模型适用于大和中等的红外接收器镜头的距离。此外，在不存在未对准误差的情况下，IRSD协议优于其他协议，而在存在未对准误差的情况下，IRSH协议的性能明显优于IRSD协议。
2021-10-18 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
Delay Dispersion in IRS-assisted FSO Links
本文针对IRS辅助FSO链路，建模IRS引起的延迟色散并推导信道冲激响应，仿真显示1平方米IRS产生0.7纳秒延迟扩展，可通过接收端均衡缓解。
2024-03-14 eess.SP
Performance analysis of a novel hybrid FSO / RF communication system
提出了一种新型的中继辅助的双跳混合自由空间光/射频（FSO / RF）通信系统。在这种结构中，接入点通过混合并行FSO / RF链路将建筑物内的用户连接到基站，这种链路是首次提出的。FSO和RF链路的并行组合以及接入点的使用将增加系统的容量、可靠性和数据速率。首次研究了中继辅助的双跳混合并行FSO / RF系统中用户数对系统性能的影响。FSO链路考虑了Gamma-Gamma大气湍流和指向误差的影响，RF链路考虑了瑞利衰落。首次推导出了该系统的误比特率（BER）和中断概率（P_out）的解析表达式。导出的表达式通过MATLAB仿真验证。结果表明，该系统的性能几乎与大气湍流强度无关，因此当大气湍流强度增强时，需要低功耗来维持系统性能。因此，所提出的结构特别适合于其中小型移动电池提供发射机功率的移动通信系统。此外，即使在低信噪比（SNR）下，所提出的系统的系统性能也是优选的。因此，所提出的结构在保持系统性能的同时显著降低了功耗。
2018-11-20 eess.SP
Temporary Laser Inter-Satellite Links in Free-Space Optical Satellite Networks
自由空间光卫星网络（FSOSN）中卫星间的激光星间链路（LISL）可分为永久LISL（PL）和临时LISL（TL）两类。由于高LISL建立时间，TL在下一代FSOSN（NG-FSOSN）中是不期望的，但是它们在下一代FSOSN（NNG-FSOSN）中可能变得可行。使用Starlink第一阶段的卫星星座，我们研究了在NG-FSOSN中TL对网络延迟的影响（只有PL）与NNG-FSOSN（具有PL和TL）在不同的长距离洲际数据通信场景下，包括悉尼-圣保罗、多伦多-伊斯坦布尔、马德里-东京和纽约-雅加达，以及不同的卫星LISL范围，包括659.5 km、1、319公里、1,500公里、1,700公里、2,500公里、3,500公里、5,016公里。从结果中观察到，TL提供更高的卫星连接性，从而提供更高的网络连接性，并且在所有LISL范围的所有场景中，与NG-FSOSN相比，它们导致NNG-FSOSN的平均网络延迟更低。与NG-FSOSN相比，NNG-FSOSN的延迟改善在1，500 km、1，700 km和2，500 km的LISL范围内是显著的，其中悉尼-圣保罗洲际连接的延迟改善分别为16.83 ms、23.43 ms和18.20 ms。对于多伦多-伊斯坦布尔、马德里-东京和纽约-雅加达洲际连接，在1，700 km LISL范围内的改善分别为14.58 ms、23.35 ms和23.5…
2022-08-23 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
Free Space Optics for Next-Generation Satellite Networks
自由空间光学（FSO）是指室外环境中的光学无线通信。本文的目的是分析的作用，自由空间光通信设想发挥在创建下一代卫星网络。首先，向读者介绍FSO链路的类型和基本FSO系统的功能。接下来，提供了用于卫星间链路（ISL）的FSO和射频（RF）技术的比较，包括在低地球轨道卫星之间使用时FSO和RF链路之间的比较。然后，讨论了自由空间光通信和激光星间链路的类型，以及建立激光星间链路所面临的挑战、激光星间链路的特性和激光星间链路终端的性能。然后，强调了卫星星座的参数，并探讨了SpaceX即将推出的巨型星座Starlink的不同方面。此外，光无线卫星网络，这是通过利用激光星间链路创建的检查。最后，一个用例是研究下一代光无线卫星网络，预计到2020年代中后期。
2020-10-07 eess.SP
RF Lens Antenna Array-Based One-Shot Coarse Pointing for Hybrid RF/FSO Communications
由于其高方向性，自由空间光通信（FSO）提供了许多优点。然而，它可能引起关于两个终端之间的对准的主要系统困难。在链路获取步骤（也称为粗略指向），可以防止地面站由于指向误差和关于无人驾驶飞行器位置的信息不足而获取光链路。在这封信中，我们提出了一种射频（RF）透镜天线阵列，以提高混合RF/FSO通信中的粗指向性能。该算法使用一种新的封闭形式的角度估计，与传统的方法相比，降低了最小中断概率超过一千倍。
2021-10-05 eess.SP
Performance Analysis of Hybrid RF-Reconfigurable Intelligent Surfaces Assisted FSO Communication
光学可重构智能表面（ORIS）是一种通过大量无源反射元件精确调节信号的反射和形状来实现可重构光传播环境的新兴技术。在本文中，我们研究了ORIS辅助的双跳混合射频（RF）和自由空间光学（FSO）通信系统的性能。通过综合考虑ORIS、射频信道、大气湍流和指向误差的物理模型，推导了系统精确中断概率、渐近中断概率和误码率的解析解。数值结果表明，推导结果是准确的，与传统的RF-FSO链路相比，具有ORIS的RF-FSO链路的性能略有下降。在理论分析和仿真结果的基础上，讨论了系统设计和各参数的影响。
2022-01-21 eess.SP
On the Physical Layer Security of a Decode and Forward Based Mixed FSO/RF Cooperative System
从物理层安全的角度分析了自由空间光（FSO）和射频（RF）混合系统的保密性能。在这种情况下，一个或多个窃听者试图拦截混合FSO/RF系统中的机密信号。衰落FSO链路采用Malaga（$\mathcal{M} $）分布建模，RF链路采用Nakagami- $m$分布建模。精确的封闭形式的表达式，如保密中断概率和严格的正保密容量的保密性能指标推导和分析所提出的系统在福克斯的H-函数。此外，这些性能指标的渐近表达式进行了分析。最后，通过蒙特卡罗模拟验证了所有结果。
2019-07-06 eess.SP
Channel Modeling for UAV-based Optical Wireless Links with Nonzero Boresight Pointing Errors
本文研究了具有非零波束指向误差的基于无人机的自由空间光链路信道建模问题。特别是，利用对数正态湍流模型，我们提出了一种新的封闭形式的统计信道模型的无人机为基础的自由空间光通信链路，考虑到非零波束指向误差的影响。随后，利用伽马-伽马湍流模型，我们提出了一种新的通道特性，这种链路是有效的中度到强湍流条件下。通过Monte-Carlo模拟验证了所提出的模型的准确性。所提出的模型更易于处理，适用于分析这种基于无人机的FSO链路。
2020-04-21 eess.SP
Performance Comparison of two novel Relay-Assisted Hybrid FSO / RF Communication Systems
本文提出并比较了两种新型的多跳中继辅助混合自由空间光/射频（FSO / RF）通信系统。在这些结构中，RF和FSO链路在每一跳处是并行的并且同时发送数据。这是第一次在多跳混合FSO / RF结构中使用检测和转发协议。在第一种结构中，在每一跳，选择具有较高信噪比（SNR）的接收信号。但是在第二种结构中，在每一跳，接收的FSO和RF信号被分别检测和转发，并且仅在最后一跳进行选择。考虑负指数大气湍流中的FSO链路和瑞利衰落中的RF链路，首次推导了该结构的中断概率（Pout）和误比特率（BER）的封闭表达式。MATLAB仿真提供了验证导出的表达式。本文的主要目的是回答每一跳的选择和最后一跳的选择有多大的差别。结果表明，在每一跳选择的结构比在最后一跳选择的结构具有更好的性能。在不同的目标中断概率下，在最后一跳处的选择比在每一跳处的选择消耗大约两倍（~3dB）的功率。这两种结构都特别适合于长距离通信。然而，在每一跳的选择，在更复杂的成本，推荐的应用程序有问题，提供所需的通信功率。
2018-11-20 eess.SP
Performance Analysis of RIS-Based nT-FSO Link Over G-G Turbulence With Pointing Errors
通信系统面临的主要问题之一是在目标区域中存在跳跃区。随着第五代移动网络的部署，提出了解决由于建筑物、山脉和大气或天气条件的阻挡而导致的信号丢失的解决方案。在这些解决方案中，可重新配置的智能表面（RIS），这是新提出的模块，可以用来反射入射信号在死区的方向，增加通信覆盖范围，并使信道更智能和可控。在本文中，我们解决了跳区问题，在近地自由空间光学（nT-FSO）系统使用RIS。我们进行了性能分析的RIS辅助nT-FSO链接受湍流和指向误差，外差检测（HD）和强度调制直接检测（IM/DD）技术。湍流采用伽马-伽马（G-G）分布建模。我们分析了该模型，并提供了精确的封闭形式的表达的概率密度函数，累积分布函数，和矩生成函数的端到端的信号-噪声比，$γ$。利用这些统计数据，我们通过中断概率，$ P_{out} $，遍历信道容量，$\overline{C}$，和平均误比特率，$\overline{P}_b$，为选定的二进制调制方案的系统性能进行评估。不同的湍流水平和指向误差得到的数值结果证实，HD技术优于IM/DD即使在RIS辅助nT-FSO系统。这些结果还表明，与红色和绿色相比，使用蓝色提供更好的信道容量和通信性能。
2021-02-06 eess.SP
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
Performance evaluation of a novel relay assisted hybrid FSO / RF communication system with receive diversity
移动通信系统中的一个主要问题是移动用户远离基站时的射频连接性能下降。解决这个问题的单向式方法之一是增加发射机功率，但是移动发射机不能提供太多功率。另一种方法是使用中继;在中继方案中，放大转发更适合长距离通信。放大转发继电器在功耗和性能方面都是不可承受的，因为它消耗了大量的功率，并且提高了噪声。因此，在其他情况下，除了在长距离链路的情况下，其他中继协议（诸如解码和转发以及解调和转发）是优选的。本文提出了一种新型的多跳混合自由空间光（FSO）/ RF链路，它由两个主要部分组成。第一部分建立移动用户和源基站之间的连接，第二部分建立源基站和目的基站之间的连接。在第一部分中，移动用户希望通过远程链路连接到源基站，因此，使用具有多个接收天线的固定增益放大和转发中继来建立通信。在第二部分中，源和目的基站通过具有解调和前向中继的多跳混合并行FSO / RF链路连接。考虑中强指向误差影响下的Gamma-Gamma大气湍流和饱和负指数大气湍流下的FSO链路，以及瑞利衰落下的RF链路，推导了该结构的中断概率和误比特率的新的封闭形式的精确表达式和渐近表达式。导出的表达式与MATLAB仿真验证。
2018-11-20 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
Spatial Beam Tracking and Data Detection for an FSO Link to a UAV in the Presence of Hovering Fluctuations
小型无人机（UAV）的最新进展为建立基于UAV的自由空间光（FSO）链路开辟了新的视野。然而，自由空间光通信技术需要精确的波束对准，而悬停无人机的随机波动会引起波束失准和到达角（AoA）波动。针对与无人机的自由空间光通信链路，研究了无人机随机悬停波动对四象限探测器阵列光束跟踪性能的影响，并根据无人机的不稳定程度，找到了使跟踪误差最小的最佳探测器阵列尺寸。接收机需要瞬时信道衰落系数。我们提出了一种盲估计信道系数的方法，即，而不使用任何导频符号，以增加链路带宽效率。为了评估所考虑的系统的性能，封闭形式的表达式的跟踪误差和误比特率推导。此外，Monte-Carlo模拟进行了验证的准确性推导的解析表达式。
2019-04-07 eess.SP math.OC
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
Direct Uplink Connectivity in Space MIMO Systems with THz and FSO Inter-Satellite Links
本文研究了基于3GPP NTN标准的单天线手机到卫星集群的上行传输，提出卫星选择方法确定主节点，并推导了THz和FSO星间链路在非理想条件下的遍历容量闭式近似，仿真表明多卫星MIMO显著提升了频谱效率。
2025-02-02 eess.SP
Interference-Limited Mixed MUD-RF/FSO Two-Way Cooperative Networks over Double Generalized Gamma Turbulence Channels
本文研究了多用户射频/自由空间光（RF/FSO）双向式的【形】中继网络在干扰情况下的性能。FSO链路考虑了指向误差和两种类型的检测技术，即强度调制/直接检测以及相干解调，其被建模为双广义伽马（D-GG）湍流通道。另一方面，假设RF链路上的多个用户经历Nakagami-m衰落。利用Nakagami-m分布对多个共信道干扰器（CCI）在中继节点处破坏信号进行建模。具体地说，推导出整个系统的中断概率（OP）的精确封闭形式的表达式。此外，所考虑的系统的可达和速率（ASR）的封闭形式的表达。为了简化结果，OP和ASR的渐近近似导出的初等函数。文中给出的结果通过Monte-Carlo模拟进行了验证。
2019-05-08 eess.SP
Performance of Integrated IoT Network with Hybrid mmWave/FSO/THz Backhaul Link
针对偏远地形物联网数据采集的端到端连接难题，提出含自配置聚合节点选择协议的集成网络方案，采用结合OSC与MRC的mmWave/FSO/THz混合回传技术，经仿真验证了其物理层性能优势。
2023-06-10 eess.SP
Atmospheric Turbulence-Immune Free Space Optical Communication System based on Discrete-Time Analog Transmission
提出一种基于离散时间模拟传输的自由空间光通信方案，通过联合信源信道编码直接映射信号，无需调整调制编码即可自动适应信道变化，有效克服大气湍流影响，显著提升了系统接收机灵敏度和图像传输保真度。
2024-09-18 eess.SP
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
Ergodic Sum Rate Analysis of UAV-Based Relay Networks with Mixed RF-FSO Channels
基于无人机（UAV）的通信是一项很有前途的新技术，可以为当前的网络基础设施增加广泛的新功能。考虑到无人机的灵活性、成本效益和使用方便，它们可以被部署为临时基站（BS），用于BS过载或自然灾害等按需情况。在这项工作中，无人机为基础的通信系统与无线电频率（RF）接入链路的移动用户（MU）和自由空间光（FSO）回程链路的地面站（GS）被认为是。特别是，该网络中的RF和FSO信道取决于UAV的定位和（不）稳定性。UAV相对于MU的相对位置影响RF链路中的视线（LOS）连接的可能性，并且悬停UAV的不稳定性影响FSO信道的质量。因此，考虑到这些影响，我们分析了端到端的系统性能的网络采用无人机作为缓冲区辅助（BA）和非缓冲区辅助（非BA）中继的遍历和速率。仿真结果验证了所提出的解析推导的准确性，并揭示了缓冲补偿无人机的不稳定性所造成的随机波动的好处。我们的仿真结果还表明，各态历经和率BA和非BA无人机为基础的中继可以大大提高通过优化无人机的定位。我们进一步研究了MU密度和天气条件对端到端系统性能的影响。
2020-01-10 eess.SP
Ergodic Capacity of High Throughput Satellite Systems With Mixed FSO-RF Transmission
我们研究了一个高吞吐量的卫星系统，其中馈线链路使用自由空间光（FSO）和用户链路使用射频（RF）通信。特别是，我们首先提出了一种发射分集使用阿拉姆空时分组编码，以减轻大气湍流的馈线链路。然后，基于平均虚拟信号与干扰加噪声比的概念和一比特反馈，我们提出了一种波束形成算法的用户链路，以最大化遍历容量（EC）。此外，通过假设FSO链路遵循马拉加分布，而RF链路经历阴影莱斯衰落，我们得到了封闭形式的EC所考虑的系统的表达。最后，数值模拟验证了我们的理论分析的准确性，并表明所提出的方案可以实现更高的容量相比，参考方案。
2021-05-13 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Multiuser FSO/RF Network Under Non-Equal Priority with $P$-Persistence Protocol
提出并分析了一种基于自由空间光（FSO）/射频（RF）混合传输系统的多用户网络，每个用户都由一条主FSO链路提供服务。当一个以上的FSO链路发生故障时，中央节点根据具有$p$持久服务协议的不相等优先级，通过使用公共备用RF链路来服务这些相应的用户。一种新的离散时间马尔可夫链模型的建议的网络，其中不同的传输速率在RF和FSO链路假设。我们调查的吞吐量从中心节点到用户，分配给每个用户的发送缓冲区的平均大小，在发送缓冲区中的帧排队延迟，排队系统的效率，帧丢失概率，和RF链路利用率。该网络的用户按升序排列。由于非等优先级服务协议，随着失败用户的顺序增加，相应的性能标准变得更差。数值算例表明，当使用公共备用RF链路时，以概率$p$发送数据帧，可以获得相当大的性能改善，接近多用户FSO/RF网络使用等优先级协议服务所有远程用户时的性能。
2019-09-01 cs.SY eess.SP eess.SY
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
Backhaul-aware Drone Base Station Placement and Resource Management for FSO-based Drone-assisted Mobile Networks
在无人机辅助的移动网络中，无人机安装的基站（DBS）响应性和灵活性地部署在任何感兴趣的地方（POI），例如零星的热点和受灾地区，其中现有的移动网络基础设施无法提供无线覆盖。在本文中，DBS是一种空中基站，用于中继附近的宏基站（MBS）和用户之间的业务。此外，自由空间光学（FSO）被应用作为回程解决方案，以显著增加MBS和DBS之间的回程链路的容量。大多数现有的DBS放置解决方案假设基于FSO的回程链路提供足够的链路容量，这可能不是真的，特别是当DBS远离MBS放置时（例如，> 10公里）或在恶劣的天气条件下。在本文中，我们制定了一个问题，以联合优化带宽分配和DBS的位置，考虑基于FSO的回程链路容量约束。设计了一种回程带宽全位置和DBS布局算法（BROAD），并通过大量的仿真验证了算法的性能。
2022-11-28 cs.NI eess.SP
Design of Novel Hybrid CPDM-CO-OFDM FSO Communication System and its Performance Analysis under Diverse Weather Conditions
提出了一种基于圆偏振分复用（CPDM）和相干光正交频分复用（CO-OFDM）的自由空间光（FSO）通信系统的综合设计方案，并在孟加拉国不同的湍流天气条件下对其性能进行了实际研究。在这里，我们考虑伽玛-伽玛（G-G）分布的湍流FSO信道模型。此外，该方案提出了一个良好的性能，因为CPDM技术不仅最大化的FSO系统的链路容量，但也提高了系统的频谱效率（SE）。此外，OFDM调制可以有效地抑制FSO传输过程中出现的多径衰落。仿真结果证实了所提出的混合方案的优点，它也可以作为一个参考的FSO应用，即使在湍流天气条件下。从光功率谱、光信噪比、误比特率、Q因子、星座图和眼图等方面分析了该模型的性能。
2021-03-25 eess.SP
Analysis of Beam Misalignment Effect in Inter-Satellite FSO Links
本文研究了光束错位对星间FSO通信的影响，推导了联合误差下信道CDF闭式解并引入截断CDF与二分法高效计算中断概率，数值结果表明模型与仿真高度吻合，有助于实际系统设计。
2025-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
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
On the Placement and Sustainability of Drone FSO Backhaul Relays
本文研究高楼城区中无人机FSO回程中继的部署，通过优先选择阳光充足位置并安装太阳能板，以减少无人机充电往返次数，提升可持续性。
2025-10-10 cs.NI eess.SP
Modulating Retroreflector Based Free Space Optical Link for UAV-to-Ground Communications
重量减轻和低功耗是下一代无人机（UAV）网络的关键要求。采用基于调制后向反射器（MRR）的自由空间光学（FSO）技术是一种创新的无人机对地通信技术，可以减轻无人机的载荷重量和功耗，从而提高无人机的机动性和飞行时间。在本文中，我们考虑了一个基于MRR的自由空间光通信系统的无人机对地通信。我们将表明，所考虑的系统的性能是非常敏感的跟踪误差。因此，为了评估基于MRR的无人机部署用于FSO通信的益处，基于MRR的无人机FSO信道的特征在于考虑跟踪系统误差以及无人机的方位波动、链路长度、无人机的高度、光束发散角、MRR的有效面积、大气湍流和双通信道中的光信道损耗。为了使有效的性能分析，听话和封闭形式的表达式推导出的概率密度函数的端到端的信噪比，中断概率和误比特率的考虑系统在弱到中等和中等到强的大气湍流条件下。通过大量仿真验证了解析表达式的准确性。分析结果被用来研究最优系统设计和跟踪系统误差之间的关系。
2022-02-26 eess.SP
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
Performance of Multibeam Very High Throughput Satellite Systems Based on FSO Feeder Links with HPA Nonlinearity
由于激光卫星通信技术的最新发展，自由空间光（FSO）链路被认为是下一代甚高吞吐量卫星（VHTS）系统中传统射频（RF）馈线链路的理想替代方案。在本文中，我们研究的多波束VHTS系统的性能，占非线性高功率放大器在透明的固定增益卫星转发器。具体来说，我们认为这样的系统，其中的RF用户链路被假定为遵循的阴影Rician模型和FSO馈线链路的伽玛-伽玛分布建模的光束漂移和指向误差的存在下，它的工作下，无论是强度调制与直接检测或外差检测。此外，迫零预编码器被用来减轻在用户链路中的积极的频率重用所引起的波束间干扰的影响。所研究的系统的性能进行评估的中断概率，平均比特出错率（BER），和遍历能力，推导出在确切的封闭形式的二元梅杰的G函数。在高信噪比条件下，得到了中断概率和平均误码率的简单渐近结果。
2020-05-28 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-aided Mixed RF-FSO Wireless Networks: Secrecy Performance Analysis with Simultaneous Eavesdropping
本文首次提出RIS辅助混合RF-FSO系统的保密性能分析框架，评估在RF和FSO链路同时窃听等三种场景下的保密指标，证明衰落、湍流、指向误差与检测技术对保密性能有关键影响。
2023-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
New expression on the performance of a novel multi-hop relay-assisted hybrid FSO / RF communication system
本文提出了一种新型的多跳中继辅助混合FSO / RF系统。假设移动用户和源基站之间的直接RF连接是不可能的，因此中继器经由FSO链路将RF用户连接到源基站。源基站和目的基站通过多跳中继辅助的混合FSO / RF链路连接。研究了在中等到饱和大气湍流条件下的FSO链路。还假设RF链路具有瑞利衰落。首次推导了该系统的误比特率和中断概率的新的精确和渐近表达式。MATLAB仿真进行验证得到的分析结果。结果表明，所提出的结构对用户数的依赖性较低，因此，所提出的结构适用于在一天中遇到不同种群的小区，因为不同用户数的系统性能差别不大.此外，所提出的结构，在负指数大气湍流有小的依赖于中继的数量，但这种依赖性是有点多的伽玛-伽玛大气湍流。因此，所提出的结构增加了容量，同时保持了系统的性能。
2018-05-22 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
Integrating LEO Satellites and Multi-UAV Reinforcement Learning for Hybrid FSO/RF Non-Terrestrial Networks
Korea University（高丽大学）；University of Oulu（奥卢大学）；Deakin University（迪肯大学）
低空地球轨道（LEO）卫星（SAT）和新兴的无人机（UAV）组成的巨型星座是超越第五代（5G）系统的高速和长距离通信的有前途的推动者。在这篇文章中，我们将SAT和无人机集成在一个非地面网络（NTN）中，研究了通过SAT和无人机中继使用毫米波（mmWave）射频（RF）或自由空间光（FSO）链路在两个遥远的地面终端之间转发数据包的问题。为了最大限度地提高通信效率，与轨道卫星和无人机的运动轨迹的实时关联应该优化与合适的FSO/RF链路，这是具有挑战性的，由于时变的网络拓扑结构和大量的可能的控制动作。为了克服这个困难，我们将这个问题提升到多智能体深度强化学习（MARL），并采用了一种新的动作降维技术。仿真结果证实，我们提出的SAT-UAV集成方案实现了1.99倍更高的端到端的总吞吐量相比，基准计划与固定的地面中继。在提高吞吐量的同时，我们提出的方案还旨在减少无人机控制能量，产生比仅最大化吞吐量的基线方法高2.25倍的能量效率。最后，由于使用混合FSO/RF链路，所提出的方案实现了高达62.56倍的峰值吞吐量和21.09倍的最坏情况吞吐量，比使用RF或FSO链路的情况高，突出了在超5G NTN中共同设计SAT-UAV关联，UAV轨迹和混合FSO/RF链路的重要性。
2020-10-20 cs.LG cs.NI eess.SP
Beam Tracking for UAV-Assisted FSO Links With a Four-Quadrant Detector
研究了悬停多旋翼无人机的地空自由空间光链路。对于这种无人机，四象限光电探测器阵列用于光学接收器，以通过扩大接收器视场来减轻悬停波动的不利影响。进行了广泛的数学分析，以评估波束跟踪性能的随机影响下的悬停波动。通过Monte-Carlo模拟证实了推导出的解析表达式的准确性。结果表明，这种链路的性能很大程度上取决于悬停无人机的随机波动，并且对于每一个不稳定水平，都存在一个最佳的阵列尺寸，使跟踪误差概率最小
2021-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Partial Relay Selection For Hybrid RF/FSO Systems with Hardware Impairments
本文研究了由非对称射频/自由光空间链路组成的双跳中继系统的性能分析。RF信道遵循瑞利分布，并且光链路经受伽马-伽马衰落。我们还介绍了我们的模型损伤，我们建议部分中继选择（PRS）协议放大转发（AF）固定增益中继。采用具有RF的光通信的好处是增加系统传输速率，从而提高系统带宽。许多以前的研究尝试假设理想的硬件（源，继电器等）。没有损伤。事实上，这种假设对于低速率系统仍然有效。然而，对于高速率系统，为了获得一致的结果，这些硬件损伤不能再被忽略。考虑到理想和非理想的硬件情况下，我们的模型的中断概率和遍历容量的新的解析表达式。在此基础上，研究了弱、强大气湍流条件下，系统中断概率与系统容量的关系，以及过时的信道状态信息（CSI）与当前源-中继链路的相关性、中继数目、中继秩和平均光信噪比（SNR）对系统性能的影响。我们还证明，对于非理想的情况下，端到端的信号噪声加失真比（SNDR）有一定的上限高SNR范围。然而，对于理想情况，SNDR无限增长，并且由损伤引起的上限不再存在。最后给出了数值模拟结果。
2019-01-16 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
High speed free-space optical communication using standard fiber communication component without optical amplification
本文开发了一种仅重9.5 kg的小型化自由空间光通信系统，利用商用光纤收发模块和4级APT系统在无光放大条件下实现1 km距离9.16 Gbps传输，并验证了4 km链路能力。
2023-04-16 eess.SP physics.optics
Link Budget Analysis for Free-Space Optical Satellite Networks
自由空间光卫星网络（FSOSNs）将采用星间、星地间的自由空间光链路，分析了星间光链路和光上下行链路的链路预算问题。在这些FSOSN的卫星将有有限的能量，从而有限的功率，我们调查的链路距离和链路余量的影响，光星间链路传输功率，和倾斜距离，仰角，和链路余量的影响，光上行链路/下行链路传输功率。我们对这些光链路进行建模，并计算各种参数的结果。我们观察到，当链路距离增加时，对于卫星间和上行链路/下行链路通信，传输功率增加，而当仰角增加时，对于上行链路/下行链路传输，传输功率减小。我们还观察到链接余量和链接距离之间的反比关系。此外，我们强调了一些实际的见解和设计准则，从这种分析。
2022-04-27 eess.SP
On the Performance of Dual-Hop Systems over Mixed FSO/mmWave Fading Channels
自由空间光（FSO）链路被认为是填补毫米波（mmWave）接入网络和基于光纤的中央网络之间的回程/前传连接性间隙的具有成本效益的方式。在本文中，我们研究了端到端的性能的双跳混合FSO/毫米波系统，以解决这种组合使用。FSO链路被建模为使用外差检测和间接调制/直接检测与指向误差损伤的Gamma-Gamma衰落信道，而毫米波链路经历波动的双射线衰落。在同时考虑放大转发和解码转发中继的假设下，推导出了基于双变量Fox $H$函数的中断概率、平均误比特率、遍历容量和有效容量的新的闭式表达式。此外，我们讨论了分集增益，并提供其他重要的工程见解的基础上的中断概率和平均BER的高信噪比分析。最后，我们所有的分析结果进行了验证，使用Monte Carlo模拟。
2020-04-12 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Performance Analysis of 10 Gbps Inter-Satellite-Link (ISL) In Inter-Satellite Optical-Wireless Communication (IsOWC) System between LEO and GEO Satellites
自由空间光通信融合了光纤通信和无线通信这两种最具征服力和控制力的通信技术。自由空间光学（FSO）的大部分特性都与光纤相关，但它们之间的区别在于传输介质，光纤的情况下是玻璃，FSO的情况下是空气/真空。在不久的将来，绕地球轨道运行的LEO和GEO卫星之间的相互通信将通过使用卫星间光学无线通信（IsOWC）系统来完成。IsOWC系统是FSO最重要的应用，它将在不久的将来安装在太空中，因为它的输入功率低，无需国际电联许可，成本低，重量轻，望远镜尺寸小，与射频（RF）卫星系统相比，数据速率非常高。本文利用以往研究工作中没有涉及到的最优系统，设计了低轨卫星和同步卫星间的IsOWC系统。在相距40，000 Km的卫星之间以10 Gbps的比特率建立卫星间链路。
2017-11-29 eess.SP
LLM-guided DRL for Multi-tier LEO Satellite Networks with Hybrid FSO/RF Links
针对多层LEO卫星网络高动态下的连接稳定与切换优化难题，提出LLM引导的带动态动作掩码的截断分位评论家算法，通过混合FSO/RF链路架构与自适应超参调优，在传输速率、切换频率和收敛性上优于基线方法。
2025-05-17 cs.NI eess.SP
Mixed RF/FSO Cooperative Relaying Systems with Co-Channel Interference
在本文中，我们提供了一个全球性的框架分析的双跳混合射频（RF）/自由空间光（FSO）系统与多个分支/中继，其中第一和第二跳，分别由RF和FSO信道。为了涵盖各种情况下的衰落，我们提出了广义信道的模型，分别遵循Nakagami-m和双广义伽马（DGG）分布的RF和FSO链路。此外，我们建议信道状态信息（CSI）辅助中继或基于可变中继增益的放大和转发（AF）放大。假设具有过时CSI的部分中继选择是基于RF CSI的知识的中继选择协议。为了导出诸如累积分布函数（CDF）、概率密度函数（PDF）、高阶矩、衰落量和矩生成函数（MGF）之类的端到端信号与干扰加噪声比（SINR）统计，衰落严重性参数的数值仅对整数值有效。基于这些统计量，我们推导出封闭形式的中断概率，误码概率，遍历容量和中断容量的Meijer-G，单变量，双变量和三变量Fox-H函数。利用这些表达式，我们得到的渐近高信噪比解开有价值的工程见解的系统性能。采用蒙特卡罗模拟方法验证了解析表达式的正确性。
2019-01-16 eess.SP
Performance Analysis of Mixed RF/FSO Relaying under HPA Nonlinearity and IQ Imbalance
本文对具有多个中继的非对称双跳RF/FSO系统进行了性能分析。RF信道遵循相关瑞利衰落，而光链路则受到伽马-伽马衰落。为了选择候选中继来转发通信，我们假设具有过时的信道状态信息（CSI）的部分中继选择（PRS）。与这一领域的绝大多数工作不同，我们将损伤引入中继和目的地。我们将提出三种损伤模型，称为软包络限制器（SEL），行波管放大器（TWTA）和IQ不平衡，以比较我们的系统的弹性与RF一对硬件损伤。利用Meijer G函数和遍历容量的上界推导出了中断概率的闭合形式。数值计算了系统的误比特率和准确的误码率。最后，分析和数值结果，并验证了蒙特卡罗模拟。
2021-08-30 eess.SP
Load Balancing in Non-Terrestrial Networks Using Free Space Optical Inter-satellite Links
Aalto University（阿尔托大学）；SES
本文提出了一种基于公平性的负载均衡策略，通过将卫星星座视为多商品流问题，动态选择地面站和服务卫星，并通过自由空间光星间链路卸载数据，提升卫星下行链路性能。
2026-03-13 eess.SP
Asymmetric RF/FSO Relaying with HPA non-Linearities and Feedback Delay Constraints
在这项工作中，我们研究了由混合射频（RF）/自由空间光（FSO）信道组成的双跳多中继系统的性能。RF信道经受瑞利衰落，而光链路经历双广义伽马，包括大气湍流、路径损耗和发射器与接收器孔径之间的未对准（也称为指向误差）。FSO模型还考虑了接收器检测技术，该技术可以是外差或强度调制和直接检测。部分中继选择与过时的信道状态信息的RF信道的基础上选择一个中继，我们还考虑固定和可变的放大转发中继方案。此外，我们假设继电器是由高功率放大器的非线性的影响，在这里我们讨论两个功率放大器称为软包络限制器和行波管放大器。此外，新的封闭形式和严格的上界的中断概率，误码概率和遍历容量。利用这些性能，我们推导出高信噪比渐近获得工程的见解，系统增益，如多样性和编码增益。最后，利用蒙特卡罗模拟对数学表达式进行了验证。
2019-01-18 eess.SP
Parametric Investigation Of Different Modulation Techniques On Free Space Optical Systems
自由空间光学系统（FSO）是一种不断发展的无线技术。FSO是唯一一种在无线操作模式下具有最高数据速率的技术，但它受到恶劣天气条件的影响。在这项工作中，进行了分析的FSO系统具有一定的参数恒定使用不同的调制格式（即RZ，NRZ，MDRZ，MODB和CSRZ）。计算了数据速率、链路范围、输入功率和衰减因子对系统性能的影响。当衰减因子达到10 dB/Km时，天气条件应该接近晴朗，适合FSO通信。在所有情况下计算Q因子、接收信号功率和BER，以获得系统性能的估计。结果表明，NRZ和RZ格式是领先的，直到现在的最高Q值。
2017-11-29 eess.SP
Multihop RIS-Assisted FSO-RF System Over Double Generalized Gamma Fading
可重构智能表面（RIS）是一种很有前途的技术，以避免信号阻塞，通过创建虚拟的视线（LOS）连接的自由空间光学（FSO）和射频（RF）无线系统。本文考虑了一种混合的FSO-RF系统，通过在两条链路中使用多个RI进行多跳传输来扩展通信范围。我们开发的概率密度函数（PDF）和累积密度函数（CDF）的信号噪声比（SNR）的级联信道，考虑双广义伽马（dGG）湍流与指向错误的FSO链路和dGG分布模型的信号衰落的RF。我们推导出精确的封闭式表达式的中断概率，平均误码率（BER），遍历容量使用解码和转发（DF）中继的混合系统。我们还提出了渐近分析的性能在高信噪比政权描绘的影响，信道参数的多样性秩序的系统。我们使用计算机模拟来演示系统和信道参数对RI辅助多跳传输的影响。
2021-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
