مقاله انگلیسی ارزیابی عملکرد آرایه گیرنده منسجم با تشخیص مستقیم برای ارتباطات فضای آزاد (2020 الزویر)

عملکرد آرایه گیرنده منسجم تشخیص مستقیم برای ارتباطات نوری فضای آزاد (FSO) با یک مدل شبیه سازی کامل لینک ارزیابی می شود. این مدل تمام پیوندی FSO (از فرستنده به گیرنده) بر اساس روش صفحه فاز و تئوری اتصال با در نظر گرفتن محو شدن دامنه و اعوجاج فاز ناشی از تلاطم جو ایجاد می شود. از طریق شبیه سازی کامل پیوند ، میزان خطای بیت با استفاده از الگوریتم های ترکیب حداکثر نسبت به هم و افزایش برابر بر اساس الگوریتم های ترکیبی مستقیم عکسبرداری مستقیم با یک گیرنده منسجم با تعداد گیرنده های مختلف ، ارزیابی می شود. بهبود تنوع مکانی عددی با مقایسه با گیرنده منفرد نشان داده شده است.

1. مقدمه

ارتباطات نوری فضای آزاد (FSO) توجهات چشمگیری را در زمینه های نظامی و هوافضا جلب کرده است [1]. با توجه به مزایای آن از سرعت انتقال بالا ، پهنای باند بزرگ ، امنیت بالا و قابلیت ضد تداخل قوی ، ارتباطات FSO را می توان برای پیوندها بین ماهواره ها ، هواپیماها ، کشتی ها و سایر سیستم عامل های فضایی یا زمینی استفاده کرد [2،3]. در حال حاضر ، تظاهرات رله ارتباطات لیزر (LCRD) با موفقیت توسط ناسا انجام شده است تا بتواند ارتباطات بی سیم نوری ماهواره ها ، پایانه های نوری با عمق فضا و زمین را فعال کند و قرار است در سال 2019 رسماً راه اندازی شود [4]. اگرچه ارتباطات FSO می تواند این مزایا را ارائه دهد ، حامل های لیزر مستعد ابتلا به شرایط آب و هوایی و تلاطم جوی هستند که کیفیت سیگنال های دریافتی را به شدت کاهش می دهد. تلاطم جوی منجر به اعوجاج در امواج موج ، محو شدن شدید و نوسانات فاز حاملهای لیزری می شود که باعث کاهش نسبت سیگنال به نویز (SNR) گیرنده ها شده و ضریب خطای بیت دریافت را افزایش می دهد (BER) [5،6]. قالب های مدولاسیون منسجم چند سطحی مانند کلید سازی تغییر فاز چهارگوش (QPSK) و مدولاسیون دامنه چهار جانبه (QAM) ، که با استفاده کامل از دامنه و تغییر فاز حاملهای نوری ، از راندمان بسیار طیفی برخوردارند و روش مؤثر برای بهبود ظرفیت انتقال [7]. با این حال ، این قالب های مدولاسیون منسجم چند سطحی نیاز به SNR بالاتری دارند تا BER را تضمین کنند. اخیراً ، تکنیک های تنوع به یک روش مؤثر برای بهبود SNR دریافت در سیستم های ارتباطی منسجم FSO تبدیل شده اند [2].

توجه؛ (این ترجمه توسط نرم افزار انجام شده و ویرایش نشده است و احتمال وجود اشتباه در آن وجود دارد. در صورت ثبت سفارش، ترجمه توسط مترجمین مجرب انجام خواهد شد. برای مشاهده نمونه ترجمه های تخصصی و اخیر مترجمین جهت اطمینان از کیفیت ترجمه، اینجا کلیک نمایید.)

Abstract

Performance of the direct-detection coherent receiver array for free-space optical (FSO) communications is evaluated with a full-link simulation model. This FSO full-link model (from the transmitter to the receiver) is established based on the phase screen method and the coupling theory by considering the amplitude fading and the phase distortion caused by atmospheric turbulence. Via full-link simulation, bit error rates are evaluated using maximum ratio combining and equal gain combining algorithms based on single-photodetector directdetection coherent receiver array with different receiver numbers. The improvement of spatial diversity is numerically demonstrated by comparing with the single receiver.

1.Introduction

Free-space optical (FSO) communications have attracted significant attentions in military and aerospace fields [1]. Due to its advantages of high transmission rate, large available bandwidth, high security and strong anti-interference ability, FSO communications can be used for the links between satellites, aircrafts, ships and other space or ground platforms [2,3]. Currently, laser communications relay demonstration (LCRD) has been successfully achieved by NASA to enable optical wireless communications of satellites, deep space optical terminals and ground, and it is scheduled to formally launch in 2019 [4]. Although FSO communications can offer these advantages, laser carriers are susceptible to weather condition and atmospheric turbulence, which seriously degrades the quality of received signals. The atmospheric turbulence leads to wavefront distortions, intensity fading and phase fluctuations of laser carriers, which reduces the signal-to-noise ratio (SNR) of receivers and increases the reception bit error rate (BER) [5,6]. Multi-level coherent modulation formats such as quadrature phase shift keying (QPSK) and quadrature amplitude modulation (QAM), which make full use of the amplitude and phase variation of the optical carriers, have highly spectral efficiency and are the effective way to improve the transmission capacity [7]. However, these multilevel coherent modulation formats require higher SNR to ensure the reception BER. Recently, diversity techniques have become an effective way to improve the reception SNR in FSO coherent communication systems [2].