مدل سازی و آنالیزکانال در مخابرات نوری فضای آزاد
Abstract
هدف از انجام این تحقیق، تحلیل محیط اتمسفر به عنوان کانال مخابراتی در سیستم مخابرات نوری فضای آزاد است. پارامترهای محیطی تاثیر مخرب بسیاری روی این نوع مخابرات می گذارد. بعضی از این پارامترها شبیه ریزش باران و برف و مخصوصا مه با جذب و پراکندگی بیم لیزری سبب کاهش توان نوری در گیرنده می شوند. مهمترین اثر تخریبی روی مخابرات fso، پدیده توربولانس است که باعث بوجود آمدن تغییر در ضریب شکست محیط شده و پرتو لیزر در اثر عبور از اتمسفر و تحت تاثیر این پدیده، پخش و سرگردان شده و همچنین نوساناتی در شدت نور لیزر بوجود می آید. که این تغییرات در نور، باعث کاهش سیگنال به نویز و افزایش احتمال خطای بیت در گیرنده می شود. در این رساله همه این پدیده های محیطی مدل سازی شده و تاثیر آنها روی نرخ خطای بیت در سیستم fso تحلیل شده است. همچنین به تاثیر تغییرات قطر روزنه گیرنده و فاکتور متوسط گیری روزنه بصورت همزمان پرداخته شده است. یکی از روش های کاهش نرخ خطا و در نتیجه افزایش کارایی سیستم fso، استفاده از آشکار ساز آرایه ای به جای یک آشکار ساز است که در این رساله نیز به آن پرداخته شده است. در این جا مشاهده می کنیم که برای این روش یک محدودیت وجود دارد، بدین صورت که اگر برای مقایسه، قطر روزنه ثابت در نظر گرفته شود، یک طول بحرانی کمینه وجود خواهد داشت که برای مقادیر کمتر از آن، با افزایش تعداد آشکارساز نرخ خطا بالا می رود. همچنین برای یک لینک مخابراتی با طول ثابت، یک قطر بحرانی بیشینه وجود دارد که اگر قطر روزنه از این مقدار زیادتر شود باز هم نرخ خطا در گیرنده با افزایش تعداد آشکارساز بالا رفته و کارآمدی سیستم کاهش می یابد. دو نوع مدولاسیون ook و m-ary ppm برای سیستم fso در نظر گرفته شده و مشاهده می شود که در حالت ppm نرخ خطا کمتر ook است و همچنین در این حالت، با افزایش m نرخ خطا کاهش می یابد. بصورتی که در حالت m=16 در مقایسه با مدولاسیون ook برای داشتن نرخ خطای بیت خاص، می توان طول لینک را تقریبا دو برابر کرد. همچنین اگر در یک لینک مخابرات نوری از چندین فرستنده و گیرنده استفاده شود نرخ خطا کاهش می-یابد. در این حالت با نزدیک شدن فرستنده ها به یکدیگر و افزایش همبستگی بین آنها، نرخ خطای بیت افزایش یافته و تاثیر افزایش تعداد فرستنده ها کاهش می یابد. دقیقا این مطلب برای گیرنده ها هم صادق است. و نیز محدودیت قطر بحرانی و طول لینک را نیز باید مد نظر داشت.