[发明专利]基于串行中继自由空间光通信系统的自适应协议选择方法

权利要求书

1.一种基于串行中继自由空间光通信系统的自适应协议选择方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)构建基于放大转发协议的串行中继自由空间光通信系统模型，分别得到基于放大转发协议的接收端信噪比、功率限制条件下的接收端信噪比、基于信道信息放大转发协议的接收端信噪比和固定增益条件下的接收端信噪比以及基于信道信息的放大转发协议下系统的平均误码率；

所述步骤1)中，构建基于放大转发协议的串行中继自由空间光通信系统模型，系统模型中包括基于弱大气湍流条件的信道模型：

当大气湍流的强度较弱的时候，用对数正态分布来对湍流进行建模，它的概率密度函数和累积分布函数形式如下：

式中，I为发射端功率归一化后的接收信号强度，为光强的对数方差，为光强闪烁指数，erf(·)为误差函数；

2)利用自适应协议选择方法选择基于串行中继的自由空间光通信系统中最优转发协议，实现在保证系统平均误码率性能要求的同时降低系统的复杂度；具体的：

2a)初始化和定义源节点发送信号和与系统相关的所有参数；

2b)从源节点向下一跳节点发送预调制信号x；

2c)选取系统可接受平均误码率大小所对应的信噪比阈值γ_th；

2d)计算第k个节点的接收信噪比γ；若γ＜γ_th，第k个节点选择译码转发协议向下一个跳转发；若γ≥γ_th，第k个节点选择基于信道信息的放大转发协议，向下一个跳转发；

所述步骤2d)按如下过程进行：

计算第k个节点的接收信噪比γ，若γ＜γ_th，节点k通过译码转发协议向节点k+1转发信号，则节点k+1收到信号表示为：

y_k+1＝I_k+1x+n_k+1 (22)

其中，x是节点k译码后得到的信号，且x∈X，X是源节点处发送信号的星座点的集合；

若γ≥γ_th，节点k通过基于信道信息的放大转发协议向节点k+1转发信号，则节点k+1收到的信号表示为：

其中，y_k表示第k个节点接收信号；I_k表示节点k-1到节点k之间的信道衰落系数，且n_k是均值为零、方差为的高斯白噪声；

2e)到达目的节点后计算系统的平均误码率。

2.根据权利要求1所述的一种基于串行中继自由空间光通信系统的自适应协议选择方法，其特征在于，所述步骤1)中，得到基于放大转发协议的接收端信噪比、功率限制条件下的接收端信噪比、基于信道信息放大转发协议的接收端信噪比和固定增益条件下的接收端信噪比的过程如下：

1a)设光电响应系数和调制系数均归一化，则得到第k个节点收到的电信号y_k；

1b)设调制格式为BPSK且假定发射端功率归一化，则得到目的节点收到的信号y_N；

1c)得到基于放大转发协议的接收端信噪比γ_ee；

1d)满足中继器功率约束的条件下，设中继器处的放大增益为，则得到功率限制条件下接收端的信噪比γ_ee1；

1e)令中继节点的放大增益为前一跳的信道衰落系数的倒数，即g_i＝1/I_i,则得到基于信道信息放大转发协议的接收端信噪比γ_ee2；

1f)设每个节点处的放大增益为固定值，则目的节点在固定增益条件下的接收端信噪比γ_ee3可以表示为N个独立的对数正态随机变量平方的乘积。

3.根据权利要求2所述的一种基于串行中继自由空间光通信系统的自适应协议选择方法，其特征在于，所述步骤1a)中，第k个节点接收到的电信号y_k为：

y_k＝g_k-1I_ky_k-1+n_k (3)

式中，k＝1...N，N表示中继节点的个数，g_k-1表示节点k-1对转发信号的放大增益；y_k-1是节点k-1向节点k转发的信号。