[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

说明书

本发明公开了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，包括：构建基于放大转发协议的串行中继自由空间光通信系统的模型，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、固定增益条件下的接收端信噪比和基于信道信息放大转发协议的系统平均误码率ABER；构建自适应协议选择方法。与现有的基于串行中继的自由空间光通信系统性能相比，本方法能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。

技术领域

本发明属于无线光通信技术领域，具体为系统中的发射端发送信号，经二进制相移键控(BPSK)调制后，通过串行中继节点的转发到达接收端，其中在每一个中继节点处利用自适应协议选择方法来确定下一跳的转发协议。

背景技术

近年来，我国无线光通信技术飞速发展，对进一步提高通信安全和稳定性具有重要意义。相比有线通信来讲，虽然无线光通信优势更为明显，但是其受到阻挡物、距离以及天气等因素的影响也更为严重，导致通信信道状态不良，接收信号质量降低，无法达到预期的高质量通信效果。针对此提出了中继协作通信模型，通过在长距离的收发两端之间布置多个节点作为“接力站”来传输信号。这些若干个节点将长距离分解成多条短距离来减缓光信号的衰落，减小对功率的依赖，从而更为实际有效得提高了自由空间光通信(FSO)系统的可靠性。

此外，在提高FSO系统可靠性的同时，如何尽量降低系统复杂度也是一个值得研究的问题。在通常的中继协议中，一般分为两种，一种是直接放大转发(AF)，其利用信道信息进行可调增益放大或者对信号直接进行等增益放大，再将放大后的信号转发给下一跳的节点；二是译码转发(DF)，在DF协议中，中继节点不是单纯地对收到的信号进行转发，而是先对收到的信号进行解码操作，再将解码得到的信号重新编码后发送给下个节点。据报道，已有许多工作研究了基于串行中继的FSO系统的转发协议。然而目前的问题在于：

1)采用AF协议时，系统复杂度低，实现起来相对容易，但带来的问题是放大过程中将噪声也同等放大了，如果系统链路跳数比较多的话，端到端累积的噪声将会产生很大的干扰。

2)采用DF协议时，可以有效地消除累积噪声，但每个节点都要译码处理，带来的复杂度和系统延迟比较大。

考虑到现有的这两种转发协议有各自的优缺点以及信道环境的随机变化，为了较好地折中复杂性和可靠性，经济有效地提高FSO系统的整体性能，研究具有高可靠性和低复杂度的自适应协议选择方法实属当前十分重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供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，该方法能够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。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

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，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；

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；