Оптимизация производительности межспутниковой оптической беспроводной системы с использованием линейно поляризованных мод

Kaur Sanmukh, Lubana Anurupa, Tyagi Vishakha

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Sanmukh Kaur, Vishakha Tyagi, Anurupa Lubana Performance optimization of inter-satellite optical wireless system using linearly polarized modes (Оптимизация производительности межспутниковой оптической беспроводной системы с использованием линейно поляризованных мод) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 10. С. 39–49. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-39-49

Sanmukh Kaur, Vishakha Tyagi, Anurupa Lubana Performance optimization of inter-satellite optical wireless system using linearly polarized modes (Оптимизация производительности межспутниковой оптической беспроводной системы с использованием линейно поляризованных мод) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 10. P. 39–49. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-39-49

Ссылка на англоязычную версию:

Sanmukh Kaur, Vishakha Tyagi, and Anurupa Lubana, "Performance optimization of an intersatellite optical wireless system using linearly polarized modes," Journal of Optical Technology. 88(10), 579-586 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000579

Аннотация:

Современная оптическая связь продвинулась от использования просто длинных оптических волокон к использованию мощных возможностей беспроводных оптических систем и лазеров для высокоскоростной передачи данных. Это привело к созданию систем оптической беспроводной связи, ставших основой космической связи. В работе проанализирован канал межспутниковой оптической беспроводной связи, использующий линейно поляризованные моды. Исследована зависимость коэффициента качества (Q-фактора) от длины волны передачи, типа детектора, скорости передачи данных, расстояния, диаметра апертуры передатчика и величины угла ошибки наведения. Оптимизированные результаты системы показывают, что режим LP_01лучше работает со схемой модуляции NRZ на длине волны 850 нм с использованием фотодиода PIN.

Ключевые слова:

межспутниковая оптическая беспроводная связь, низкая орбита Земли (LEO), линейно-поляризованные режимы LP, пространственный непрерывный лазер, оптическая беспроводная связь, добротность

Коды OCIS: 140.0140, 060.2605, 060.3510, 060.4080

Список источников:

1. Hamza A.S., Deogun J.S., Alexander D.R. A classification framework for free-space-optical communication links and systems // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2018. V. 21(2). P. 1346–1382.
2. Kaur S. Performance analysis of FSO link under the effect of fog in Delhi region, India // Journal of Optical Communications (published online ahead of print 2020), 000010151520200151. doi: https://doi.org/10.1515/joc_2020-0151
3. Kaur Sanmukh, Kakati Amayika. Analysis of free space optics link performance considering the effect of different weather conditions and modulation formats for terrestrial communication // Journal of Optical Communications. 2020. V. 41. № 4. P. 463–468. https://doi.org/10.1515/joc-2018-0010
4. Kaushal H., Kaddoum G. Optical communication in space: Challenges and mitigation techniques // IEEE communications surveys & tutorials. 2016. V. 19(1). P. 57–96.
5. Kumar N. 2.50 Gbit/s optical wireless communication system using PPM modulation schemes in HAP-tosatellite links // Optik. 2014. V. 125(14). P. 3401–3404.
6. Vazquez M.A., Perez-Neira A., Christopoulos D., Chatzinotas S., Ottersten B., Arapoglou P.D., Tarocco G. Precoding in multibeam satellite communications: Present and future challenges // IEEE Wireless Communications. 2016. V. 23(6). P. 88–95.
7. Vijayakumari P., Sumathi M. Physical implementation of underwater optical wireless system using spatial mode laser sources with optimization of spatial matching components // Results in Physics. 2019. V. 14. P. 102503.
8. Wang W.C., Wang H.Y., Lin G.R. Ultrahigh-speed violet laser diode based free-space optical communication beyond 25 Gbit/s // Scientific reports. 2018. V. 8(1). P. 1–7.

9. Chi. Y.C., Hsieh D.H., Tsai C.T., Chen H.Y., Kuo H.C., Lin G.R. 450-nm GaN laser diode enables high-speed visible light communication with 9-Gbps QAM-OFDM // Optics Express. 2015. V. 23(10). V. 13051–13059.
10. Esmail M.A., Ragheb A., Fathallah H., Alouini M.S. Investigation and demonstration of high speed fulloptical hybrid FSO/fiber communication system under light sand storm condition // IEEE Photonics Journal. 2016. V. 9(1). P. 1–12.
11. Rosenkranz W., Schaefer S. Receiver design for optical inter-satellite links based on digital signal processing // In 2016 18th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON). 2016, July. Trento, Italy P. 1–4.
12. Vimal K., Prince S. System analysis for optimizing various parameters to mitigate the effects of satellite vibration on inter-satellite optical wireless communication // In 2015 IEEE International Conference on Signal Processing, Informatics, Communication and Energy Systems (SPICES). 2015, February. NIT Calicut, Kozhikode, Kerala, India. P. 1–4.
13. Pradhan S., Sahu P.K., Giri R.K., Patnaik B. Inter-satellite optical wireless communication system design using diversity techniques // 2015 International Conference on Microwave, Optical and Communication Engineering (ICMOCE). 2015, December. Bhubaneswar, India. P. 250–253.
14. Bloom S., Korevaar E., Schuster J., Willebrand H. Understanding the performance of free-space optics // Journal of optical Networking. 2003. V. 2(6). P. 178–200.
15. Arnon S. Performance of a laser μsatellite network with an optical preamplifier // JOSA A. 2005. V. 22(4). P. 708–715.
16. Chaudhary Sushank, Angela Amphawan. H igh speed MDM-Ro-FSO communication system by incorporating AMI scheme // International Journal of Electronics Letters. 2019. V. 7.3. P. 304–310.
17. Ivaniga Tomáš, Petr Ivaniga. Comparison of the optical amplifiers EDFA and SOA based on the BER and Q-Factor in C-Band // Hindawi Advances in Optical Technologies. V. 2017. Article ID 9053582. 9 p. https://doi.org/10.1155/2017/9053582
18. Zhu Z., Zhao S., Li Y., Li X. Performance comparison of analogue inter-satellite microwave photonics link using intensity modulation with direct detection and phase modulation with interferometric detection // IET Optoelectronics. 2014. V. 9(2). P. 88–95.
19. Kaur S. Analysis of inter-satellite free-space optical link performance considering different system parameters // Opto-Electronics Review. 2019. V. 27(1). P. 10–13.
20. Jurado-Navas A., Garrido-Balsells J.M., Paris J.F., Castillo-Vázquez M., Puerta-Notario A. Impact of pointing errors on the performance of generalized atmospheric optical channels // Optics express. 2012. V. 20(11). P. 12550–12562.
21. Amanor D.N., Edmonson W.W., Afghah F. Intersatellite communication system based on visible light // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2018. V. 54(6). P. 2888–2899.
22. Kharraz O., Forsyth D. (2013). Performance comparisons between PIN and APD photodetectors for use in optical communication systems // Optik. V. 124(13). P. 1493–1498.
23. Barry J.R. Wireless infrared communications. New York: Springer Science & Business Media, 1994. V. 280. P. 67–70.
24. Amanor D.N., Edmonson W.W., Fatemeh Afghah. Intersatellite communication system based on visible light // IEEE transactions on aerospace and electronic systems. 2018. V. 54.6. P. 2888–2899.
25. Kaur P., Gupta A., Chaudhary M. Comparative analysis of inter satellite optical wireless channel for NRZ and RZ modulation formats for different levels of input power // Procedia Computer Science. 2015. V. 58. P. 572–577.