大气湍流衰落信道下外差检测多孔径相干自由空间光通信系统的物理层安全

《IEEE Access》：Secrecy Outage Analysis of Coherent FSO Systems With Multiple Receive Apertures Over Atmospheric Turbulence-Induced Fading Channels

　　本文研究了大气湍流衰落信道下采用外差检测的多孔径相干自由空间光通信（FSO）系统的物理层安全（PLS），同时考虑了基于泽尼克多项式模态补偿后的残余相位畸变。与以往主要关注强度调制/直接检测（IM/DD）FSO系统的研究不同，本研究考虑了相干多孔径接收。基于湍流引起的衰落包络的莱斯近似，我们推导了保密中断概率（SOP）的解析近似、一个便于处理的SOP下界的半闭式表达式，以及严格正可实现保密速率概率的闭式近似。此外，本文还给出了高信噪比和低信噪比渐近分析，以表征渐近保密性能。结果表明，保密分集阶数等于合法接收端的天线孔径数，而在合法接收端的高信噪比区域，窃听者的信道参数会影响首项系数但不影响衰减指数。数值结果验证了所提出的解析近似和渐近表达式，并表明在多种湍流条件下增加合法接收端的天线孔径数可以改善保密性能。