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

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

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Jing Zhao, Shang-hong Zhao, Wei-hu Zhao, Jiyu Cai, Yun Liu, Xuan Li Ber performance analysis of M-ary PPM over exponentiated Weibull distribution for airborne laser communications (Анализ частоты появления ошибочных битов на основе потенцированного распределения Вейбулла для М-арной фазово-импульсной модуляции применительно к лазерным воздушным коммуникационным системам) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 10. С. 12–18.

Jing Zhao, Shang-hong Zhao, Wei-hu Zhao, Jiyu Cai, Yun Liu, Xuan Li Ber performance analysis of M-ary PPM over exponentiated Weibull distribution for airborne laser communications (Анализ частоты появления ошибочных битов на основе потенцированного распределения Вейбулла для М-арной фазово-импульсной модуляции применительно к лазерным воздушным коммуникационным системам) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 10. P. 12–18.

Ссылка на англоязычную версию:

Jing Zhao, Shang-hong Zhao, Wei-hu Zhao, Jiyu Cai, Yun Liu, and Xuan Li, "BER performance analysis of M-ary PPM over exponentiated Weibull distribution for airborne laser communications," Journal of Optical Technology. 84(10), 658-663 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000658

Аннотация:

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 наличиятурбулентной 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

Список источников:

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-tostrong 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.