Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru/87)
Аннотации (10.2017) : BER PERFORMANCE ANALYSIS OF M-ARY PPM OVER EXPONENTIATED WEIBULL DISTRIBUTION FOR AIRBORNE LASER COMMUNICATIONS

BER PERFORMANCE ANALYSIS OF M-ARY PPM OVER EXPONENTIATED WEIBULL DISTRIBUTION FOR AIRBORNE LASER COMMUNICATIONS

 

© 2017    Zhao Jing*, Zhao Shang-hong*, Zhao Wei-hu**, Cai Jiyu*, Liu Yun*, Li Xuan*

*   Information and Navigation College, Air Force Engineering University, Xi’an, Shanxi, 710077, China

** Xi’an Communications Institute, Xi’an, Shanxi, 710106, China

E-mail: zhaojing2538@126.com

Submitted 11.04.2017

Airborne optical communication systems have been widely used for high-speed data transmission. In this paper, the average bit error rate (BER) of M-ary pulse position modulation (PPM) of airborne optical communication systems is analyzed under the combined influence of atmospheric turbulence and aero-optic effects. The atmospheric turbulence is modeled by the Exponentiated Weibull (EW) distribution that can accurately describe the probability density function distribution of the irradiance under weak to strong condition in the presence of aperture averaging. Next, we use our derived form to study the effect of atmospheric conditions, operating wavelength and modulation level on the system performance. Moreover, the BER performance is analyzed for different aperture sizes of the receiver as well. Results suggest that the aperture averaging technique can significantly improve the system performance in turbulence and aero-optics effects. Furthermore, this work is helpful for the compensate technique of system performance on airborne optical communication system.

Keywords: airborne optical communication; atmospheric turbulence; aero-optic effect; intensity scintillation.

OCIS codes: 200.2605, 200.3050, 200.3760.

 

 

Анализ частоты появления ошибочных битов на основе потенцированного распределения вейбулла для м-арной фазово-импульсной модуляции применительно к лазерным воздушным коммуникационным системам

© 2017    Zhao Jing, Zhao Shang-hong, Zhao Wei-hu, Cai Jiyu, Liu Yun, Li Xuan

Лазерные воздушные коммуникационные системы широко используются для высокоскоростной передачи информации. Рассмотрена усреднённая частота появления ошибочных битов (BER) при М-арной фазово-импульсной модуляции (ФИМ) применительно к коммуникационным системам с передачей информации через атмосферу при совместном воздействии атмосферной турбулентности и других оптических эффектов. Атмосферная турбулентность моделировалась посредством потенцированного распределения Вейбулла, которое удовлетворительно описывает распределение функции плотности вероятностей излучения в диапазоне от слабой до сильной турбулентности в присутствии апертурного усреднения. Полученные выражения используются для изучения эффектов влияния атмосферных условий, рабочей длины волны и параметров модуляции на характеристики работы системы. Поведение усреднённой частоты появления ошибочных битов также проанализировано для различных апертур приёмной системы. Показано, что техника апертурного усреднения может существенно улучшить характеристики системы в условиях наличия турбулентной атмосферы и иных аэрооптических эффектов. Результаты могут быть полезны при разработке техники компенсации ошибок работы оптических систем передачи информации через открытое атмосферное пространство.

Ключевые слова: коммуникационные системы открытого пространства; атмосферная турбулентность; воздушно-оптические эффекты; флуктуации интенсивности.

Коды OCIS: 200.2605; 200.3050; 200.3760.

 

References

1.         Stotts L.B., Stadler B., Lee G. Free space optical communications: coming of age // Proceeding of SPIE. 2008. 69510W.

2.         Stotts L.B., Andrews L.C. Hybrid optical RF airborne communications // Proceeding of IEEE. 2009. V. 97. P. 1109–1127.

3.         Stotts L.B., Stadler B., Northcott M. Optical RF communications adjunct // Proceeding of SPIE. 2008. V. 7091. P. 709102–709102-17. 

4.        Jumper E.J., Fitzgerald E.J. Recent advances in aero-optics // Progress in Aerospace Sciences. 2001. V. 37. P. 299–339. 

5.         Vetelino F.S., Young C., Andrews A. Fade statistics and aperture averaging for Gaussian beam waves in moderate-to-strong turbulence // Applied Optics. 2007. V. 46. P. 3780–3790.

6.        Perlot N., Fritzsche D. Aperture-averaging: theory and measurements // Proceeding of SPIE. 2004. V. 5338. P. 233–242.

7.         Kamran Kiasaleh. Performance of APD-Based, PPM Free-Space Optical Communication Systems in Atmospheric Turbulence // EEE Transactions on Communications. 2005. V 53. P. 1455–1461.

8.        Gappmair W., Muhammad S.S. Error performance of terrestrial FSO links modelled as PPM/Poisson channels in turbulent atmosphere // Electronics Letters. 2007. V. 43. № 5. P. 302–304.

9.        Yi X., Liu Z., Yue P., Shang T. BER performance analysis for M-ary PPM over gamma-gamma atmospheric turbulence channels // International Conference on Wireless Communications Networking and Mobile Computing. 2010. P. 1–4.

10.       Beland R.R. Propagation through Atmospheric Optical Turbulence // Atmospheric Propagation of Radiation. 1993. V. 2. P. 157–232.

11.       Jacob J., Macdonald T., Walther F. Airborne laser communications: the challenges of the propagation medium // IEEE MILCOM. 2006. P. 1–6.

12.       Andrews L.C., Philips R.L., Hopen C.Y. Laser beam scintillation with applications // SPIE press. 2001. V. 90. P. 149–155. 

13.       Wayne D.T., Philips R.L., Andrews L.C. Observation and analysis of Aero-optic effects on the ORCA laser Communication system // Proceeding of SPIE. 2004 .V. 8038. P. 80380A. 

14.       Andrews L.C., Philips R.L. Laser beam propagation through random media // SPIE press. 2005. V. 1. P. 179–185. 

15.       Philips R.L., Andrews L.C. FSO communications: atmospheric effects for an airborne backbone // Proceeding of SPIE. 2008. V. 6951. P. 695102-695102–11. 

16.       Polishuk A., Arnon S. Optimization of a laser satellite communication system with an optical preamplifier // Journal of the Optical Society of America. A. 2004. V. 21. P. 1307–1315. 

17.       Barrios R., Dios F. Exponentiated Weibull model for the irradiance probability density function of a laser beam propagating through atmospheric turbulence // Optics & Laser Technology. 2012. V. 45. № 1. P. 13–20. 

18.       Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I. More special functions // Integrals and Series. 1990. V. 3. P. 800.

 

 

Полный текст