【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自由空间光通信领域，具体涉及指数威布信道下遍历容量快速评估和信噪比自适应调整方法。
技术介绍
1、自由空间光通信(fso:free space optical communication)，或称无线光通信、无纤光通信。近几年受到广泛关注，fso系统以激光等光源承载信息，以大气等作为为信道传输媒介。在移动网络回程、卫星通信等领域，它是射频通信系统的一种流行的替代方案。与传统的射频通信系统相比，fso通信系统由于其更高频率的激光束在大气中传播，具有数据速率高、免许可和安全性等优点。然而，由于传输损耗、波束漂移和大气湍流的有害影响，从而造成通信性能的严重下降甚至链路中断。而通信信道参数的相关研究结果能够为通信系统设计提供重要参数。因此，开展大气环境下光通信信道性能参数研究至关重要。
2、由于折射率沿传输路径的变化所引起的大气湍流，不可避免地导致接收信号的强度波动。为了设计、执行和分析fso通信系统，大气信道已经用各种数学或统计模型来表征，如i-k分布和负指数。最常见的是对数正态(ln)和伽马-伽马(gg)模型。目前，一种被称为指数威布尔(exponential weibull,ew)的新模型被广泛应用，并被证明最适合于所有孔径平均条件和点状孔径下的弱到强湍流状态。
3、因此，基于ew模型的性能分析可以得到更准确的性能预测，在准确预测湍流衰落概率和平均误码率(aber)性能方面表现优异。除了商用fso系统中广泛考虑的aber性能和中断概率外，遍历信道容量可以作为确定大气信道上最佳传输速率的重要性能指
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，为了解决现有技术中存在的自由空间光通信系统ew衰落下基于遍历容量快速评估信噪比，并且可以随着系统参数或环境参数变化进行实时更新的方案较少的问题，本专利技术提供一种指数威布尔信道下遍历容量快速评估和信噪比自适应调整方法，快速预测达到预期遍历容量下所需的信噪比，可以随着系统参数或环境参数变化进行实时更新，易于工程实现。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种指数威布尔信道下遍历容量快速评估和信噪比自适应调整方法，所述方法包括以下步骤：
4、1)考虑一个使用强度调制的高能量自由空间光通信系统，其性能受到背景辐射和热噪声的限制，加性白噪声高斯模型awgn被近似为结合光子计数的泊松分布模型，信道被设定为无记忆、平稳和遍历的，并且信道状态信息被假定在发射机和接收机两端都是可用的，接收机处的信号表示为公式(1)：
5、y＝μix+n (1)
6、其中，y是接收机处的信号，μ是接收机的有效光电流转换比，i是归一化辐照度，x表示携带信息比特的调制信号，n表示均值为零的加性高斯白噪声；
7、2)设定接收到的辐照度服从ew(exponential-weibull)分布，该分布的概率密度函数(pdf)和累积分布函数(cdf)分别由公式(2)和(3)给出：
8、
9、
10、其中，α和β是由闪烁指数决定的形状参数，η是与辐照度的均值有关的尺度参数，的定义公式由公式(4)表示为：
11、
12、其中＜·＞表示集合平均值，ew分布中有关i的n阶矩公式表示为：
13、
14、其中，γ表示伽玛函数函数，gn(α,β)的表达式为因此，公式(4)中的闪烁指数公式转变为：
15、
16、3)根据定义的γ＝snr下遍历容量的原始表达式(8)，通过分析得到新的指数威布尔信道下e[c(i)]表达式。
17、
18、评估c(i)的期望值e[c(i)]，并给出一个良好的近似值，为此引入了随机变量rv的pdf、cdf以及互补cdf，得到了公式(9)：
19、
20、在x＝0处，有fc(0)＝p(c≤0)＝0和hc(0)＝p(c＞0)＝1，可知当x趋于正无穷时值趋近于0，从而在此推导的基础上进一步得出公式(10)：
21、
22、根据公式(3)，得到指数威布尔信道下的概率公式(11)，并将其转化为新的表达式(12)；
23、
24、
25、4)令t＝2x-1，以便假设在高信噪比情况下，已知因此使用当x＜＜1时的近似，即e-x＜＜1-x，则公式(12)被简化为：
26、
27、上述公式中仅在的积分被简化的近似情况下，即t＜＜γη2，定义l＝γη2更改上限；
28、对于re[αβ/2+1]＞0这个条件，将公式(13)重写为封闭形式：
29、
30、其中2f1表示2，1阶的广义超几何函数，通过这样的转化，得到指数威布尔信道遍历容量的一个明确的闭式近似；
31、2.1)通过简化e[c(i)]的解析闭式表达式得到新的下界，从而得到快速的信噪比评估方法，对于公式(13)中的积分，得公式(15)，而将其代入公式(13)，得e[c(i)]的下界公式(16)：
32、
33、
34、公式(16)是可逆的，可以直观地分析遍历容量与信噪比γ或与闪烁指数α、β、η相关的形状参数之间的关系，即用e[c(i)]表示γ：
35、
36、进一步，所述2)中，α、β和η的值由如下公式(7)得出：
37、
38、本专利技术的技术构思为：先考虑一个使用强度调制的高能量自由空间光通信系统；然后假设接收到的辐照度服从ew分布，通过公式转换得到新的闪烁指数公式；接下来根据定义的γ＝snr下遍历容量的原始表达式，通过分析得到新的威布尔fso信道下e[c(i)]表达式，并通过近似将其简化为新的闭式近似表达式；最后通过简化e[c(i)]闭式表达式得到新的下界，从而得到快速的信噪比评估方法。本专利技术是一种通过数学解析方法，利用闭合表达式快速评估ew下的遍历容量。
39、本专利技术的有益效果为：快速预测达到预期遍历容量下所需的信噪比，可以随着系统参数或环境参数变化进行实时更新，易于工程实现。
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1.一种指数威布尔信道下遍历容量快速评估和信噪比自适应调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的指数威布尔信道下遍历容量快速评估和信噪比自适应调整方法，其特征在于，所述2)中，α、β和η的值由如下公式(7)得出：
【技术特征摘要】
1.一种指数威布尔信道下遍历容量快速评估和信噪比自适应调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求...
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