一、卫星FSO自由空间光信道模型1. 总体信号模型接收信号为SR(t)P ST(t)⋅10−a/20n(t)S^R(t) \sqrt{P}\,S^T(t)\cdot 10^{-a/20} n(t)SR(t)P​ST(t)⋅10−a/20n(t)其中PPP为 Málaga 湍流模型给出的随机归一化衰落功率aaa为总衰减dBn(t)n(t)n(t)为背景光噪声。2. 总衰减的三部分aasgapeγALAa a_{sg} a_{pe} \gamma_A L_Aaasg​ape​γA​LA​几何闪烁衰减asg−10log⁡(DR2/2WLT2)a_{sg}-10\log(D_R^2/2W_{LT}^2)asg​−10log(DR2​/2WLT2​)与接收孔径DRD_RDR​、长期有效光斑半径WLTW_{LT}WLT​有关WLTW_{LT}WLT​由折射率结构常数Cn2(h)C_n^2(h)Cn2​(h)Hufnagel-Valley 5/7 模型沿传输路径积分得到Cn2C_n^2Cn2​随高度、风速变化。指向误差衰减ape−10log⁡[exp⁡(−2(Lθ)2/WLT2)]a_{pe}-10\log[\exp(-2(L\theta)^2/W_{LT}^2)]ape​−10log[exp(−2(Lθ)2/WLT2​)]θ\thetaθ为指向误差角。大气衰减γALA\gamma_A L_AγA​LA​随天气条件变化晴天/雾/雨/雪见衰减系数。传输距离LLL由卫星天顶角φ\varphiφ、地球半径RER_ERE​、卫星轨道高度HHH计算。3. 湍流模型Málaga分布用 Málaga 分布fM(I)f_M(I)fM​(I)描述功率随机起伏PPP由三部分组成视距分量ULU_LUL​、耦合到视距的准前向散射分量USCU_S^CUSC​、独立散射分量USGU_S^GUSG​参数包括α\alphaα大尺度闪烁参数、β\betaβ衰落参数、散射功率比ρ\rhoρ等可覆盖对数正态、Gamma-Gamma 等经典模型。4. 多普勒频移fDS−fc⋅wsRERSsin⁡φ η(φmax)RE2RS2−2RERScos⁡φ η(φmax)f_{DS} -\frac{f}{c}\cdot\frac{w_s R_E R_S\sin\varphi\,\eta(\varphi_{max})}{\sqrt{R_E^2R_S^2-2R_ER_S\cos\varphi\,\eta(\varphi_{max})}}fDS​−cf​⋅RE2​RS2​−2RE​RS​cosφη(φmax​)​ws​RE​RS​sinφη(φmax​)​由卫星角速度、轨道半径、天顶角决定通过发射端波长预补偿接收端载波频率/相位恢复算法DSP来抑制。二、水下声学水声信道模型1. 路径损耗A(d,f)dσ a(f)dA(d,f) d^\sigma\, a(f)^dA(d,f)dσa(f)dσ\sigmaσ为扩散因子ddd为传输距离a(f)a(f)a(f)为吸收系数由 Thorp 公式给出与频率fffkHz相关。2. 环境噪声四部分叠加N(f)N1(f)N2(f)N3(f)N4(f)N(f) N_1(f)N_2(f)N_3(f)N_4(f)N(f)N1​(f)N2​(f)N3​(f)N4​(f)分别对应湍流噪声、航运噪声含航运活动因子sss、风噪声含风速vvv、热噪声各自有经验对数表达式。3. 信噪比含多径传播基础信噪比SNRPtx(f)A(d,f)⋅N(f)\text{SNR} \frac{P_{tx}(f)}{A(d,f)\cdot N(f)}SNRA(d,f)⋅N(f)Ptx​(f)​考虑多径传播直达路径LOS 表面反射NLOS路径 海底反射NLOS路径后信道传递函数H(f)H(f)H(f)由各路径的反射系数Γs,Γb\Gamma_s,\Gamma_bΓs​,Γb​、路径长度、时延τsp,τbp\tau_{sp},\tau_{bp}τsp​,τbp​、多普勒频移Δfsp,Δfbp\Delta f_{sp},\Delta f_{bp}Δfsp​,Δfbp​由收发相对运动引起叠加构成SNRPtx(f)N(f)×∥H(f)∥2\text{SNR}\frac{P_{tx}(f)}{N(f)}\times\Big\|H(f)\Big\|^2SNRN(f)Ptx​(f)​×​H(f)​2信道采用瑞利衰落模型刻画无主导视距分量。三、两种信道模型的核心差异对比维度FSO卫星信道水声信道传播介质大气/真空自由空间光海水声波主要损伤大气湍流Málaga分布、指向误差、几何扩展损耗、天气衰减、多普勒频移频率相关吸收损耗、多径传播表面/海底反射、多种环境噪声叠加、多普勒扩展衰落建模Málaga广义湍流分布模型瑞利衰落模型关键距离/几何参数卫星天顶角、轨道高度、地球半径收发距离ddd、频率fff