40、光无线通信中的孔径平均与混合RF - FSO方案

光无线通信中的孔径平均与混合RF - FSO方案

1. 孔径平均概述

孔径平均是一种简单的空间分集形式，当接收透镜的孔径大于衰落相关长度时，可用于对抗闪烁，特别是强闪烁。通过对小尺寸涡旋引起的相对快速波动进行平均，可将辐照度频谱的频率内容转移到低空间频率。孔径平均因子用于量化孔径平均对衰落的降低程度，其公式为：
[
A_D = \frac{\sigma_{I(D)}^2}{\sigma_{I(0)}^2}
]
其中，(\sigma_{I(D)}^2) 和 (\sigma_{I(0)}^2) 分别表示直径为 (D) 的接收透镜和“点接收器”（(D \approx 0)）的闪烁指数。

强湍流的特征是速度增量的统计矩随空间分离 (L_s) 的增加方式。在惯性子范围内，折射率结构由科尔莫戈罗夫三分之二幂律定义。在频谱域中，折射率波动的功率谱密度与 (C_n^2) 相关，公式为：
[
\varPhi_n(K) = 0.033C_n^2K^{-11/3}; \quad 2\pi/L_0 < K < 2\pi/l_0
]

2. 不同波的孔径平均分析

2.1 平面波

对于内尺度 (l_0 << (L/k)^{0.5}) 的平面波传播，闪烁指数为：
[
\sigma_{I(D)}^2 = \exp\left{0.49\sigma_1^2\left(1 + 0.65d^{12/5}\right)^{-7/6} + 0.51\sigma_1^2\left(1 + 0.69d^{12/5}\right)^{-5/6}\right} - 1