Влияние усреднения апертуры и пространственного разнесения приема на емкость канала в оптических беспроводных телекоммуникационных системах с логарифмически нормальным каналом

Автор(и)

  • Р. Каушик журнал "Известия вузов. Радиоэлектроника", Індія
  • В. Ханделвал Институт информационных технологий им. Джэйпи, Індія
  • Р. С. Джейн Институт информационных технологий им. Джэйпи, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347016120013

Ключові слова:

оптическая беспроводная связь, средняя емкость канала, усреднение апертуры, разнесенный прием, логарифмически нормальное распределение

Анотація

В статье рассмотрена работа беспроводной телекоммуникационной системы с логарифмически нормальным каналом при использовании усреднения апертуры и разнесенного приема. Выполнена оценка средней пропускной способности (емкость канала) такой системы с помощью простых выражений с хорошей аппроксимацией. Исследуется и сравнивается качественное улучшение емкости канала при использовании технологий уменьшения турбулентности (усреднение апертуры, технология разнесенного приема) и разнесенного приема (суммирование дифференциально-взвешенных сигналов каждого канала и линейное суммирование сигналов равной мощности). Установлено, что усреднение апертуры дает существенное улучшение производительности по сравнению с обоими типами разнесенного приема вне зависимости от конкретного значения силы турбулентности. Независимо от силы турбулентности главное улучшение емкости канала достигается применением массива (сети) направленных детекторов приемника. Полученные выражения согласуются с результатами, полученными с помощью моделирования методом Монте-Карло.

Посилання

Khalighi M. A. Survey on free space optical communication: A communication theory perspective / Mohammad A. Khalighi, Murat Uysal // IEEE Commun. Surveys Tutorials. — 2014. — Vol. 16, No. 4. — P. 2231–2258. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/COMST.2014.2329501.

Zhu X. Free-space optical communication through atmospheric turbulence channels / Xiaoming Zhu, J. M. Kahn // IEEE Trans. Commun. — Aug. 2002. — Vol. 50, No. 8. — P. 1293–1300. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TCOMM.2002.800829.

Andrews L. C. Laser Beam Propagation through Random Media / Larry C. Andrews, Ronald L. Phillips. — SPIE Press, 1998. — ISBN : 9780819459480.

Majumdar A. K. Advanced Free Space Optics (FSO): A Systems Approach / Arun K. Majumdar. — New York : Springer-Verlag, 2015. — ISBN : 9781493909179. — DOI : http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-0918-6.

Churnside J. H. Aperture averaging of optical scintillations in the turbulent atmosphere / James H. Churnside // Appl. Optics. — 1991. — Vol. 30, No. 15. — P. 1982–1994. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/AO.30.001982.

Aperture-averaging effects for weak scintillations / Gerald E. Homstad, John W. Strohbehn, Roger H. Berger, J. M. Heneghan // JOSA A. — 1974. — Vol. 64, No. 2. — P. 162–165. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/JOSA.64.000162.

Navidpour S. M. BER performance of free-space optical transmission with spatial diversity / S. Mohammad Navidpour, Mural Uysal, Mohsen Kavehrad // IEEE Trans. Wireless Commun. — Aug. 2007. — Vol. 6, No. 8. — P. 2813–2819. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TWC.2007.06109.

Shannon capacities and error-correction codes for optical atmospheric turbulent channels / Jaime A. Anguita, Ivan B. Djordjevic, Mark A. Neifeld, Bane V. Vasic // J. Optical Networking. — 2005. — Vol. 4, No. 9. — P. 586–601. — DOI: http://dx.doi.org/10.1364/JON.4.000586.

Average capacity of optical wireless communication systems over atmospheric turbulence channels / Hector E. Nistazakis, Evangelia A. Karagianni, Andreas D. Tsigopoulos, Michael E. Fafalios, George S. Tombras // J. Lightwave Technol. — Apr. 2009. — Vol. 27, No. 8. — P. 974–979. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/JLT.2008.2005039.

Haas S. M. Capacity of wireless optical communications / S. M. Haas, J. H. Shapiro // IEEE J. Sel. Areas Commun. — Oct. 2003. — Vol. 21, No. 8. — P. 1346–1357. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/JSAC.2003.816618.

Fading reduction by aperture averaging and spatial diversity in optical wireless systems / Mohammad-Ali Khalighi, Noah Schwartz, Naziha Aitamer, Salah Bourennane // J. Optical Commun. Networking. — 2009. — Vol. 1, No. 6. — P. 580–593. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/JOCN.1.000580.

Lee E. J. Part 1: Optical communication over the clear turbulent atmospheric channel using diversity / E. J. Lee, V. W. S. Chan // J. Sel. Areas Commun. — Nov. 2004. — Vol. 22, No. 9. — P. 1896–1906. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/JSAC.2004.835751.

Ibrahim M. M. Performance analysis of optical receivers with space diversity reception / M. M. Ibrahim, A. M. Ibrahim // IEE Proc. Commun. — Dec. 1996. — Vol. 143, No. 6. — P. 369–372. — DOI : http://dx.doi.org/10.1049/ip-com:19960885.

Diversity techniques for a free-space optical communication system in correlated log-normal channels / Mohamed Abaza, Raed Mesleh, Ali Mansour, El-Hadi M. Aggoune // Opt. Eng. — Jan. 2014. — Vol. 53, No. 1. — P. 016102. — DOI : http://dx.doi.org/10.1117/1.OE.53.1.016102.

Free-space optical communication employing subcarrier modulation and spatial diversity in atmospheric turbulence channel / W. O. Popoola, Z. Ghassemlooy, J. I. H. Allen, E. Leitgeb, S. Gao // IET Optoelectronics. — Feb. 2008. — Vol. 2, No. 1. — P. 16–23. — DOI : http://dx.doi.org/10.1049/iet-opt:20070030.

Goldsmith A. Wireless Communication / Andrea Goldsmith. — Cambridge University Press, 2005. — ISBN : 9780521837163.

Rosenblueth E. Point estimates for probability moments / Emilio Rosenblueth // Proc. NAS. — 1975. — Vol. 72, No. 10. — P. 3812–3814. — DOI : http://dx.doi.org/10.1073/pnas.72.10.3812.

Karmeshu. On the applicability of average channel capacity in log-normal fading environment / Karmeshu, Vineet Khandelwal // Wireless Personal Commun. — Feb. 2013. — Vol. 68, No. 4. — P. 1393–1402. — DOI : http://dx.doi.org/10.1007/s11277-012-0529-2.

Holtzman J. M. A simple, accurate method to calculate spread-spectrum multiple-access error probabilities / J. M. Holtzman // IEEE Trans. Commun. — Mar. 1992. — Vol. 40, No. 3. — P. 461–464. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/26.135712.

Laourine A. Estimating the ergodic capacity of log-normal channels / A. Laourine, A. Stephenne, S. Affes // IEEE Commun. Lett. — Jul. 2007. — Vol. 11, No. 7. — P. 568–570. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/LCOMM.2007.070302.

Optical Wireless Products. — URL : http://www.fsona.com/products.php.

##submission.downloads##

Опубліковано

2016-12-17

Як цитувати

Каушик, Р., Ханделвал, В., & Джейн, Р. С. (2016). Влияние усреднения апертуры и пространственного разнесения приема на емкость канала в оптических беспроводных телекоммуникационных системах с логарифмически нормальным каналом. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 59(12), 3–13. https://doi.org/10.20535/S0021347016120013

Номер

Том 59 № 12 (2016)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2016 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.