كاهش اثرات آشفتگي جريان هوا در مخابرات نوري فضاي آزاد با به كارگيري ‌كد‌هاي فضا- زمان بر اساس ساختار چند چشمه اي

Mitigation of Atmospheric Turbulence Impact on the Free Space Optical Communication using Space-Time Coding Based on MISO

سيستم‌هاي مخابرات نوري فضاي آزاد، به دليل امكان ارسال پهناي باند زياد و امنيت بالا مي‌تواند جايگزين مناسبي براي سيستم‌هاي راديويي باشد. مشكل اصلي به كارگيري اين سيستم‌ها، وجود پديده‌هاي جوي محيط انتشار نظير توربولنس است. توربولنس ناشي از تغييرات ضريب شكست محيط انتشار در مسير بين فرستنده و گيرنده است كه موجب تغييرات شدت نور در گيرنده مي شود. براي بيان شدت نوسانات نور دريافتي لينك‌هاي مخابرات نوري زميني عمدتاً از تابع توزيع گاما – گاما استفاده مي شود. توربولنس موجب مي‌شود كه نور منتشرشده در كانال انتقال دچار پديده چند مسيرگي گردد و رفتاري مشابه با پديده محوشدگي در كانال مخابرات سيار داشته باشد. در سيستم مخابرات سيار نسل سوم به بعد، براي غلبه بر پديده محوشدگي از روش چند فرستنده و چند گيرنده به صورت ساختارMIMO استفاده مي‌شود. در اين مقاله براي غلبه بر پديده توربولنس، بنا بر ملاحظات عملي، استفاده همزمان از روش متوسط گيري دهانه لنز گيرنده و تكنيك چند فرستنده و يك گيرنده (MISO) به همراه كدهاي فضا – زمان در كانال با تابع توزيع گاما - گاما ارايه شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهند كه در يك لينك مخابرات نوري با 4 فرستنده و يك گيرنده و برد 10كيلومتر نرخ خطاي بيت همواره كمتر از6-10 خواهد بود.

Free-space optical communication has many advantages such as high bandwidth, high security and can be a good alternative for radio systems. The performance of this system could be degraded due to atmospheric turbulence. Turbulence-induced refractive index changes in the medium in the path between transmitter and receiver which leads fluctuation in light intensity on receiver. The gamma-gamma distribution is popularly accepted for modeling the received intensity fluctuations in the near-ground free-space optical communication. Turbulence can cause fading in mobile communication. In the third generation mobile communication systems, to overcome the fading phenomenon, multi-transmitter and multi-receiver MIMO structure is used. In this paper, mitigation of the turbulence effects, based on practical considerations, and using a MISO structure with space time-codes with aperture averaging method with gamma-gamma distribution has been studied. Simulation results show that the design link (MISO with 4 transmitter and 10km range) has BER of less than 10-6 even in the presence of strong turbulence.