ЭВОЛЮЦИЯ РАДИОСВЯЗИ ПО ОПТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОДНЕСУЩИХ С АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ
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.
Литература
and possible solutions, IEEE Commun. Mag., 2004, Vol. 42, No. 5, pp. S2-S7.
2. Farid A.A. and Hranilovic S. Outage capacity optimization for free-space optical links with
pointing errors, J. Light. Technol., 2007, Vol. 25, No. 7, pp. 1702-1710. Doi:
10.1109/JLT.2007.899174.
3. Lim W., Yun C., and Kim K. BER performance analysis of radio over free-space optical
systems considering laser phase noise under Gamma-Gamma turbulence channels, Opt.
Express, 2009, Vol. 17, No. 6, pp. 4479. Doi: 10.1364/oe.17.004479.
4. Nistazakis H.E., Tsiftsis T.A., and Tombras G.S. Performance analysis of free-space optical
communication systems over atmospheric turbulence channels, IET Commun., 2009, Vol. 3,
No. 8, pp. 1402-1409. Doi: 10.1049/iet-com.2008.0212.
5. Heatley D.J.T., Wisely D.R., Neild I., and Cochrane P. Optical wireless: The story so far, IEEE
Commun. Mag., 1998, Vol. 36, No. 12, pp. 72-82. Doi: 10.1109/35.735881.
6. Bekkali A., Ben Naila C., Kazaura K., Wakamori K., and Matsumoto M. Transmission analysis
of OFDM-based wireless services over turbulent radio-on-FSO links modeled by gamma–
gamma distribution, IEEE Photonics J., 2010, Vol. 2, No. 3, pp. 510-520.
7. Andrews L.C., Phillips R.L., Hopen C.Y., and Al-Habash M.A. Theory of optical scintillation,
J. Opt. Soc. Am. A, 1999, Vol. 16, No. 6, p. 1417. Doi: 10.1364/josaa.16.001417.
8. Liu H., Liao R., Wei Z., Hou Z., and Qiao Y. BER Analysis of a Hybrid Modulation Scheme
Based on PPM and MSK Subcarrier Intensity Modulation, IEEE Photonics J., 2015, Vol. 7,
No. 4, pp. 1-10. Doi: 10.1109/JPHOT.2015.2449265.
9. Ismail T. and Leitgeb E. Performance analysis of SIM-DPSK FSO system over lognormal
fading with pointing errors, Int. Conf. Transparent Opt. Networks, 2016, Vol. 2016-Augus,
No. 2, pp. 1-4. Doi: 10.1109/ICTON.2016.7550350.
10. Petkovic M.I., Milic D.N., and Djordjevic G.T. Optimisation of subcarrier intensity modulation
binary phase-shift keying free space optical link with avalanche photodiode receiver
influenced by gamma-gamma atmospheric turbulence and pointing errors, IET Commun.,
2016, Vol. 10, No. 12, pp. 1473-1479. Doi: 10.1049/iet-com.2015.0333.
11. Li J., Liu J.Q., and Taylor D.P. Intensity Modulation Through Atmospheric Turbulence
Channels, IEEE Trans. Commun., 2007, Vol. 55, No. 8, pp. 1598-1606,.
12. Sklar B. Digital communications: fundamentals and applications. 2001.
13. Singh H., Singh M.L., and Singh R. A novel full duplex 16 Gbps SCM/ASK radio over fiber
WDM-PON sharing wavelength for up- and down-link using bidirectional reflective filter,
Optik (Stuttg)., 2014, Vol. 125, No. 14, pp. 3473-3475. Doi: 10.1016/j.ijleo.2014.01.064.
14. Mahmood H.A. and Rumyantsev K.Y. Effect of FBG Compensated Dispersion on SCM/ASK
Radio over Fiber System, Proc. - 2019 12th Int. Congr. Image Signal Process. Biomed. Eng.
Informatics, CISP-BMEI 2019, 2019, pp. 3-7. Doi: 10.1109/CISP-BMEI48845.2019.8966032.
15. Hui R., Zhu B., Huang R., Allen C.T., Demarest K.R., and Richards D. Subcarrier multiplexing
for high-speed optical transmission, J. Light. Technol., 2002, Vol. 20, No. 3, pp. 417-427. Doi:
10.1109/50.988990.
16. Ho K.P. and Cuei H.W. Generation of arbitrary quadrature signals using one dual-drive modulator,
J. Light. Technol., 2005, Vol. 23, No. 2, pp. 764-770. Doi: 10.1109/JLT.2004.838855.
17. Majumdar A.K. Free-space laser communication performance in the atmospheric channel, J. Opt.
Fiber Commun. Reports, 2005, Vol. 2, No. 4, pp. 345-396. Doi: 10.1007/s10297-005-0054-0.
18. Uysal M., Li J., and Yu M. Error rate performance analysis of coded free-space optical links
over gamma-gamma atmospheric turbulence channels, IEEE Trans. Wirel. Commun., 2006,
Vol. 5, No. 6, pp. 1229-1233. Doi: 10.1109/TWC.2006.1638639.
19. Vu B.T., Dang N.T., Thang T.C., and Pham A.T. Bit error rate analysis of rectangular
QAM/FSO systems using an APD receiver over atmospheric turbulence channels, J. Opt.
Commun. Netw., 2013, Vol. 5, No. 5, pp. 437-446. Doi: 10.1364/JOCN.5.000437.
20. Gomes N.J., Monteiro P.P., and Gameiro A. Next generation wireless communications using
radio over fiber. John Wiley & Sons, 2012.
21. Kumar S. and Deen M.J. Fiber optic communications: Fundamentals and applications, Fiber
Optic Communications: Fundamentals and Applications, 2014, Vol. 9780470518. pp. 1-553.
Doi: 10.1002/9781118684207.
