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[IEEE 2018年第14届国际无线通信与移动计算会议(IWCMC) - 塞浦路斯利马索尔(2018年6月25日-2018年6月29日)] 2018年第14届国际无线通信与移动计算会议(IWCMC) - 光子计数接收器下IM/DD FSO通信的MISO方案对比

DOI：10.1109/IWCMC.2018.8450519 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本文研究采用强度调制直接检测（IM/DD）的多输入单输出（MISO）自由空间光通信（FSO）系统问题。与常用的加性高斯白噪声近似不同，我们采用接收端光子数的精确泊松统计模型。具体而言，比较了三种主流MISO方案：重复编码（RC）、光学空间调制（OSM）和空间复用（SMux）。针对每种方案，我们推导了最优最大似然（ML）译码器，并从速率、性能、复杂度、信道状态信息需求及对信道估计误差的容忍度等方面进行对比分析。
作者： Chadi Abou-Rjeily，Rami Mawla
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研究概述 实验方案

研究目的

比较三种MISO方案（RC、OSM、SMux）在IM/DD FSO系统中的表现，采用泊松噪声模型替代高斯近似，重点推导最优ML解码器并评估其性能、复杂度、CSI需求以及对估计误差的容忍度。

研究成果

RC方案无需信道状态信息（CSI），性能最优且复杂度最低，适用于低速率应用。SMux方案实现最高比特率但需完整CSI且复杂度较高，适合处理能力充足的高速率系统。OSM作为折中方案，其性能较SMux有所下降，复杂度降低幅度有限。泊松噪声模型与高斯近似相比会显著改变解码器结构，且估计误差对OSM和SMux性能影响显著——其中SMux展现出稍强的容错能力。

研究不足

本研究仅限于理论分析和数值模拟，未涉及物理硬件的实验验证。由于复杂性，SMux分析仅针对P=2个发射孔径；信道模型假设孔径间间距较大且辐照度相互独立，该假设在所有实际场景中可能并不成立。虽然考虑了估计误差的影响，但分析基于简化的误差模型。

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