Hussein Ahmed Mahmood, Al-Karawi Hussein Shookor, К. Е. Румянцев
2021-01-19
Аннотация ▼
В беспроводных системах и сетях отмечается высокий спрос на радиосвязь по опти- ческому каналу связи в свободном пространстве (RoFSO) с широкой полосой пропускания и высокой скоростью передачи данных. Такая связь обеспечивает такую же скорость пере- дачи данных, как в волоконно-оптических системах, но при меньшей стоимости на её раз- вёртывание. Системы RoFSO реализуются комбинированием радиосигнала (RF) с оптиче- ским сигналом для беспроводных каналов в свободном пространстве (FSO). Предлагается моделирование системы с мультиплексированием поднесущих с амплитудной манипуляцией (SCM/ASK) для оптической связи в свободном пространстве. В системе Скорость переда- чи данных принята равной 1 Гбит/с. Электронный амплитудный модулятор настроен на радиосигнал 10 ГГц. К нему добавляются 100 каналов с частотным разнесением поднесу- щих частот на 10 МГц при рабочей частоте первого канала 60 МГц. Эти каналы поднесу- щих смешиваются с гармоническим радиосигналом с несущей частотой 10 ГГц в гибрид- ном ответвителе со сдвигом фазы в 90o. Непрерывное лазерное излучение с входной мощ- ностью 10 дБм и длиной волны 1550 нм модулируется сформированным радиосигналом в оптическом LiNb модуляторе Маха-Цендера на LiNb-кристалле. Выходной сигнал модуля- тора передаётся по разным оптическим линиям связи в свободном пространстве протя- жённостью 300 … 1000 м под воздействием атмосферной турбулентности, определяемой структурной характеристикой флуктуаций показателя преломления. Система оценивает- ся с точки зрения Q-добротности и частоты ошибок бит (BER) с использованием про- граммного обеспечения Optisystem. Показано, что максимальная протяжённость связи при слабой турбулентности (и BER=10-9 составляет 950 м, а при сильной турбулентности (– 850 м.
Когерентная оптическая связь с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) обеспечивает высокую скорость передачи данных синфазными и квадратурными (IQ) форматами модуляции на большие расстояния. Квадратурный оптический модулятор с двумя интерферометрами Маха-Цендера в двухтактной конфигурации при одновременном фазовом сдвиге в его плечах позволяет существенно улучшить технические характеристики и обеспечить электромагнитную совместимость трактов передачи цифровых сигналов. Двухтактная конфигурация оптического модулятора является основой для организации высокоскоростной и помехозащищённой передачи данных. Результаты исследований доказывают, что после определённой коррекции известных структур когерентной оптической передачи система может быть использована для распределения ключа. Представлена структура передающей станции когерентной двухполосной оптической системы формирования ключевой последовательности. Модель формирования оптического излучения с модуляцией фазоманипулированным радиосигналом осуществляется на основе квадратурного оптического модулятора на двух параллельно включённых интерферометрах Маха-Цендера с постоянными напряжениями смещения на всех плечах управляющих электродов. Формирование ключевой последовательности реализуется посредством модуляции синфазной и квадратурной составляющих радиосигналов на поднесущей частоте. Набор двух коэффициентов умножения амплитуд для каждого бита задаётся электронным устройством кодирования. Коэффициенты представляют сигналы, модулирующие по амплитуде соответственно синфазную и квадратурную составляющие поднесущей частоты. Формируемое оптическое излучение на выходе модулятора обеспечивает распределение ключа (задание значений нулевого «0» и единичного «1» битов в двоичной системе счислений) по протоколу c четырьмя состояниями фазы в прямоугольном и диагональном базисах. Предложен модуль управления кодированием синфазной и квадратурной составляющих радиосигнала на поднесущей частоте. Применение квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) обеспечивает помехоустойчивость к внешним воздействиям при высокой скорости передачи данных.
