Skip to main content
SUPERVISOR
Asghar Gholami,Mohammad Reza Ashouri
اصغر غلامی (استاد راهنما) محمدرضا اشوری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Monireh Faridzadeh
منیره فریدزاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Investigation of the Free Space Optical Communication Systems and presentation new Modulation Schemes
Ever increasing demand for more bandwidth has compelled to search in optical communication. But a significant attention has been given in last decades to terrestrial FSO communications. FSO communication is a line of sight technology based on transmitting data laden light through the atmosphere. In addition to providing high bandwidth, FSO system benefits from the license free operation, light weight, low installation cost and immunity to electromagnetic interference. The main challeng in this technology results from its channel. The atmospheric channel is not stationary and changes with time of the day, seasons and weather conditions.The optical beam traversing the atmosphere experiences absorption and scattering results by molecular and aerosol constituent. Unlike RF systems, FSO is less affected by snow and rain but heavily influenced by fog which limits the link range. In the dense fog condition availability of the link is limited.Though the attenuation in clear atmosphere condition is very low the performance of FSO communication systems suffers severely from the turbulence. The turbulence is the results of wind and temperature gradients that create air pockets with varying refractive index. The traversing light beam experiences random fluctuation in its intensity (scintillation) and phase leading to degradation in performance. In order to describe the atmospheric turbulence, some models have been suggested as lognormal and negative exponential which are simulated in this work. The optical carrier can be modulated in its frequency, phase, intensity and state of polarization. The intensity modulation is mostly preferred due to simplicity in implementation and cost. There are many different modulation schemes which are suitable for FSO communication but much attention allocated to OOK modulation for its simplicity. But due to atmospheric turbulence it needs an adaptive threshold which imposes high complexity to receiver. PPM is an orthogonal digital pulse modulationadopted in optical communications due to its high power efficiency but in cost of increasing requirement bandwidth and complexity. To address these challenges the SIM is proed which needs no adaptive threshold and its requiremet bandwidth is less than PPM but its consuming power is high. In this work, two new hybrid PPM-K-SIM and K-SIM-PPM schemes are proposed which combines the advantage of the PPM and K SIM. The theoretical analysis of proposed scheme is carried and is verified using computer simulations. The performance of the 2-PPM-K-SIM is compared with K- SIM and PPM schemes which show good performance compared to K-SIM and PPM in strong turbulence and its improvement in compare ..... Keywords: Free Space optical communication, Pulse Position Modulation, Subcarrier Intensity Modulation
نیاز روز افزون بشر به پهنای باند بیشتر باعث شده تا تحقیقات وسیعی در زمینه مخابرات نوری صورت گیرد چرا که مخابرات نوری قادر به فراهم سازی پهنای باند بسیار زیاد یا نرخ بالای ارسال می باشد. اما در دهه اخیر توجه چشمگیری به مخابرات نوری در فضای آزاد اختصاص داده شده است. این تکنولوژی بر اساس دید مستقیم بوده و شامل انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه ای دیگر از طریق ارسال نور در کانال اتمسفر می باشد. مخابرات نوری در فضای آزاد اگرچه قادر به فراهم سازی پهنای باندی در حدود مخابرات نوری با فیبر می باشد ولی مشکلاتی نظیر حفر گودال یا مجوز حق عبور را در پی ندارد. از طرفی پیاده سازی آن به سرعت و با هزینه ای مقرون به صرفه صورت می گیرد. عدم نیاز به مجوز طیف، مخابرات امن، وزن سبک و مصونیت در برابر تداخل های مغناطیسی نیز از دیگر مزیت های این سیستم می باشد. بزرگترین مشکل در تکنولوژی مخابرات نوری در فضای آزاد از کانال انتشارآن ناشی می شود. کانال اتمسفر ناپایدار بوده و ویژگی های آن با تغییر زمان در طول روز، فصل ها و شرایط آب و هوایی تغییر می کند. زمانی که یک اشعه نوری در کانال اتمسفر انتشار می یابد به دلیل وجود ذرات معلق در هوا (مه، دود، ...) و گازها دچار تضعیف می شود. که دربین آنها مه غلیظ سهم زیادی در تضعیف سیگنال نوری دارد. ویژگی دیگر کانال که حتی در آب و هوای صاف نیز عملکرد سیستم را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد اغتشاشات جوی می باشد. اغتشاشات جوی نتیجه مستقیم تغییرات تصادفی دمای اتمسفر می باشد و منجر به نوسانات در دامنه و فاز سیگنال نوری می گردد. اغتشاشات جوی به طور کلی در چهار دسته اغتشاشات ضعیف، متوسط، قوی و اشباع قرار می گیرند. برای توصیف کانال اتمسفر با اغتشاشات جوی چندین مدل ارائه شده است که متداول ترین آنها مدل نرمال لگاریتمی بوده و برای توصیف اغتشاشات ضعیف جوی مورد استفاده قرار می گیرد. به طورکلی برای سیستم مخابرات نوری در فضای آزاد، روش های مدولاسیون مختلفی ارائه شده است که در بین آنها روش های مدولاسیون خاموش –روشن به دلیل سادگی از محبوبیت زیادی برخوردار است ولی برای داشتن عملکرد بهینه در حضور اغتشاشات جوی نیازمند سطح آستانه وفقی می باشد که پیچیدگی های بسیار زیادی را به ساختار گیرنده تحمیل می کند. مدولاسیون موقعیت پالس نیز به دلیل بازدهی توان بالا و عدم نیاز به سطح آستانه وفقی از توجه بسیار زیادی به ویژه در لینک های مخابرات نوری فضای آزاد در خارج از اتمسفر برخوردار است ولی پهنای باند مورد نیاز آن بسیار زیاد می باشد. برای مقابله با این چالش ها، مدولاسیون شدت زیر حامل ارائه شده است اگر چه این مدولاسیون از پهنای باند بیشتری نسبت به مدولاسیون موقعیت پالس برخوردار است و لی به دلیل توان مصرفی زیاد، از بازده توان کمی برخوردار می باشد. در این پایان نامه ضمن معرفی کامل سیستم مخابرات نوری در فضای آزاد (فرستنده،کانال وگیرنده ) ، روش های مدولاسیون مختلف برای اولین بار پیشنهاد شده است. با توجه به تاثیر روش مدولاسیون بر عملکرد این سیستم و محدود بودن توان مصرفی (به دلیل سلامتی چشم و پوست) به منظور بهره مندی از مزایای روش های مدولاسیون موقعیت پالس و شدت زیر حامل، دو روش مدولاسیون به صورت ترکیبی از این دو روش مدولاسیون ارائه شده است. . کلمات کلیدی: 1-مخابرات نوری در فضای آزاد 2-مدولاسیون موقعیت پالس 3- مدولاسیون شدت زیر حامل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی