Кодовое разделение оптических каналов с многостанционным доступом при использовании пространственно-временного блочного кода на основе хаотической методики в системах атмосферной оптической связи

Автор(и)

  • Лваа Ф. Абдуламир Национальный технологический институт Карнатака, Индия; Багдадский университет, Ірак https://orcid.org/0000-0002-9546-5155

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018100035

Ключові слова:

кодовое разделение оптических каналов с многостанционным доступом, пространственно-временной блочный код, атмосферная оптическая связь, хаотический метод

Анотація

Атмосферная оптическая связь FSO (Free-Space Optical) способна обеспечить высокую скорость передачи данных, когда влияние турбулентности несущественно. При этом использование пространственно-временного блочного кода STBC (Space-Time-Block-Code) является хорошим приемом для ослабления указанной зависимости от турбулентности. В работе предложен гибрид «кодового разделения оптических каналов с многостанционным доступом» OCDMA (Optical Code Division Multiple Access) и STBC в FSO для построения «последней мили» в местах, где затруднен доступ к удаленным районам. Основной недостаток при реализации канала FSO связан с влиянием турбулентности атмосферы. Возможность использования STBC в системе OCDMA состоит в ослаблении эффектов турбулентности. В данной работе выполнена оценка характеристики коэффициента однобитовых ошибок BER (Bit-Error-Rate) для системы OCDMA при работе в условиях флуктуаций, где указанный эффект описывается моделью гамма-гамма распределения. Наиболее очевидным результатом, полученным в результате анализа, является тот факт, что при использовании канала MIMO коэффициент BER можно улучшить на несколько порядков для различного числа пользователей и различных значений уровня флуктуаций по сравнению с каналом SISO. При этом теоретический анализ характеристики BER, полученной на основании гамма-гамма модели, подтверждается путем моделирования по методу Монте–Карло.

Посилання

Liu, P.; Dat, P. T.; Wakamori, K.; Matsumoto, M. “A new scheme on time-diversity atmospheric OCDMA system over atmospheric turbulence channels,” Proc. of IEEE Globecom Workshop, 6-10 Dec. 2010, Miami, FL, USA. IEEE, 2010, pp. 1020-1025. DOI: https://doi.org/10.1109/GLOCOMW.2010.5700088.

Boudriga, N.; Abdallah, W.; Hamdi, M. “Physical layer cryptography in optical networks: A lattice-based approach,” Proc. of 12th Int. Conf. on Transparent Optical Networks, 27 Jun.-1 Jul. 2010, Munich, Germany. IEEE, 2010, pp. 1-7. DOI: https://doi.org/10.1109/ICTON.2010.5549040.

Litvinenko, A.; Lboltins, A. “Selection and performance analysis of chaotic spreading sequences for DS-CDMA systems,” Proc. of Advances in Wireless and Optical Communications, RTUWO, 3-4 Nov. 2016, Riga, Latvia. IEEE, 2016, pp. 38-45. DOI: https://doi.org/10.1109/RTUWO.2016.7821852.

Yang, L.; Shou, G.; Qian, Z.; Hu, Y.; Miki, T. “OCDMA-WDM-PON with two-level chaotic logistic-map as spread spectrum sequence,” Proc. of Joint Conf. on OECC/ACOFT, 7-10 Jul. 2008, Sydney, Australia. IEEE, 2008, DOI: https://doi.org/10.1109/OECCACOFT.2008.4610530.

Donati, S.; Rirasso, C. R. “Introduction to the feature section on optical chaos and applications to cryptography,” IEEE J. Quantum Electronics, Vol. 38, No. 9, p. 1138-1140, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.2002.801951.

Ninos, M. P.; Nistazakis, H. E.; Tombras, G. S. “On the BER performance of FSO links with multiple receivers and spatial jitter over gamma-gamma or exponential turbulence channels,” Optik, Vol. 138, p. 269-279, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2017.03.009.

Ma, J.; Li, K.; Tan, L.; Yu, S.; Cao, Y. “Exact error rate analysis of free-space optical communications with spatial diversity over Gamma-Gamma atmospheric turbulence,” J. Modern Optics, Vol. 63, No. 3, p. 252-260, 2016. DOI: https://doi.org/10.1080/09500340.2015.1075618.

Bayaki, E.; Schober, R.; Mallik, R. K. “Performance analysis of MIMO free-space optical systems in gamma-gamma fading,” IEEE Trans. Commun., Vol. 57, No. 11, p. 3415-3424, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2009.11.080168.

Garcia-Zambrana, A. “Error rate performance for STBC in free-space optical communications through strong atmospheric turbulence,” IEEE Commun. Lett., Vol. 11, No. 5, p. 390-392, 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/LCOMM.2007.061980.

Anbarasi, K.; Hemanth, C.; Sangeetha, R. G. “A review on channel models in free space optical communication systems,” Optics Laser Technol., Vol. 97, p. 161-171, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.06.018.

Park, J.; Lee, E.; Yoon, G. “Average bit-error rate of the Alamouti scheme in gamma-gamma fading channels,” IEEE Photonic Technol. Lett., Vol. 23, No. 4, p. 269-271, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/LPT.2010.2100815.

Alamouti, S. M. “A simple transmit diversity technique for wireless communications,” IEEE J. Selected Areas Commun., Vol. 16, No. 8, p. 1451-1458, 1988. DOI: https://doi.org/10.1109/49.730453.

Huang, T.; Wang, L.; Xu, W.; Chen, G. “A multi-carrier M-ary differential chaos shift keying system with low PAPR,” IEEE Access, Vol. 5, p. 18793-18803, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2752238.

Lawrance, A. J.; Ohama, G. “Exact calculation of bit error rates in communication systems with chaotic modulation,” IEEE Trans. Circuits Systems I: Fundamental Theory Appl., Vol 50, No. 11, p. 1391-1400, 2003. DOI: https://doi.org/10.1109/TCSI.2003.818612.

Kaddoum, G.; Lawrance, A. J.; Charge, P.; Roviras, D. “Chaos communication performance: Theory and computation,” Circuit Syst. Signal Processing, Vol. 30, No. 1, p. 185-208, 2011. DOI: https://doi.org/10.1007/s00034-010-9217-1.

Yi, X.; Yao, M.; Wang, X. “MIMO FSO communication using subcarrier intensity modulation over double generalized gamma fading,” Optics Commun., Vol. 382, p. 64-72, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2016.07.064.

Liu, X.-L.; En, D.; Wang, L.-G. “An optical CDMA system based on chaotic sequences,” Optoelectronics Lett., Vol. 10, No. 2, p. 126-128, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/s11801-014-3191-y.

Chen, X.; Chen, D.; Wang, Z. “Performance improvement of bandwidth-limited coherent OCDMA system,” Photon. Netw. Commun., Vol. 16, No. 2, p. 149-154, 2008. DOI: https://doi.org/10.1007/s11107-008-0126-1.

Liu, X.; Yu, C.; Xin, X.; Zhang, Q. “Generator of optical chaotic sequences,” Electronics Lett., Vol. 43, No. 21, p. 1159-1195, 2007. DOI: https://doi.org/10.1049/el:20071812.

Bayaki, E.; Schober, R.; Mallik, R. K. “Performance analysis of free-space optical systems in gamma-gamma fading,” Proc. of IEEE Global Telecommunication Conf., 30 Nov.-4 Dec. 2008, New Orlean, USA. IEEE, 2008, pp. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2008.ECP.548.

Feng, J.; Zhao, X. “Performance analysis of OOK-based FSO systems in Gamma-Gamma turbulence with imprecise channel models,” Optics Commun., Vol. 402, p. 340-348, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2017.06.016.

Lawrance, A. J.; Yao, J. “Likelihood-based demodulation in multi-user chaos shift keying communication,” Circuits Syst. Signal Process., Vol. 27, No. 6, p. 847-864, 2007. DOI: https://doi.org/10.1007/s00034-008-9063-6.

Shinozuka, M.; Uchida, A.; Ogawa, T.; Yoshimori, S.; Kannari, F. “Chaotic on-off keying method in microchip lasers for secure communications,” Proc. of Conf. on Lasers and Electro-Optics, 15-19 Jul. 2001, Chiba, Japan. IEEE, 2001, Vol. 2, pp. II-390-II-391, DOI: https://doi.org/10.1109/CLEOPR.2001.970998.

Abdulameer, L. F.; Sripati, U.; Kulkarni, M. “CSK based STBC-CDMA system: design and performance evaluation,” Association of Arab Universities Journal of Engineering Sciences, Vol. 24, No. 1, p. 13-29, 2017. URI: https://www.jaaru.org/index.php/auisseng/article/view/21.

Kaddoum, G.; Roviras, D.; Charge, P.; Fournier-Prunaret, D. “Robust synchronization for asynchronous multi-user chaos-based DS-CDMA,” Signal Process., Vol. 89, No. 5, p. 807-818, 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2008.10.023.

Premaratne, M.; Zheng, F.-C. “Orthogonal space-time block codes for free-space IM/DD optical links,” Electronics Lett., Vol. 43, No. 15, p. 822-823, 2007. DOI: https://doi.org/10.1049/el:20073712.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-10-29

Як цитувати

Абдуламир, Л. Ф. (2018). Кодовое разделение оптических каналов с многостанционным доступом при использовании пространственно-временного блочного кода на основе хаотической методики в системах атмосферной оптической связи. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(10), 577–591. https://doi.org/10.20535/S0021347018100035

Номер

Том 61 № 10 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 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.