17849

17849

تحليل و شبيه سازي عملكرد سيستم هاي بهبود يافته هايبريد FSO/RF مبتني بر رله چند جهشي

كارشناسي ارشد

مخابرات سيستم

شهريورماه 1396

دكتر وحيد طباطباوكيلي

برق

سيستم‌هاي مخابراتي فضاي آزاد نوري(FSO)، مزاياي سيستم هاي مخابرات فركانس راديويي (RF) و مخابرات فيبر نوري را توأماً دارا هستند. اين سيستم‌ها نرخ انتقال داده و امنيت بالايي دارند، با اين وجود شديداً تحت تأثير آشفتگي جوي و خطاي نشانه روي قرار دارند. تأثير متفاوت آشفتگي جوي بر سيستم هاي مخابراتي در فركانس نوري و راديويي ميليمتري، ايده اصلي تركيب سيستم هاي FSO و RF است. در سيستم هاي هيبريد FSO/RF، اغلب ساختارهاي يك و دو جهشه مورد بررسي قرارگرفته ‏اند و بررسي ساختار‏هاي چند جهشه به موارد اندكي محدود شده است. در اين پژوهش دو ساختار نوين هيبريد FSO/RF مبتني بر رله چند جهشه پيشنهاد داده مي شوند كه در آن‌ها يك رله داده دريافتي از كاربران موبايل را به ايستگاه پايه مبدأ منتقل و يك لينك هيبريد FSO/RF مبتني بر رله چند جهشي ايستگاه پايه مبدأ و مقصد را به هم وصل مي‌كند. ساختارهاي پيشنهادي و لينك بين كاربران و ايستگاه پايه مبدأ نوين هستند و تاكنون در مقالات مورد بررسي قرار نگرفته اند. روابط فرم بسته نوين براي نرخ خطاي سمبل (SER) و احتمال وقفه (P_out) ساختار‌هاي پيشنهادي به دست آورده و از طريق شبيه سازي نرم افزار متلب اعتبار سنجي مي‌شوند. نتايج به دست آمده حاكي از وابستگي كم ساختارهاي پيشنهادي به تعداد كاربر، تعداد رله و تغييرات آشفتگي جوي اند. اختلاف عملكرد ساختار هاي اول و دوم كمتر از اختلاف بين عملكرد لينك هاي بين ايستگاه پايه و كاربر است. براي مثال در SER=〖10〗^(-4) اين اختلاف براي موارد گفته شده به ترتيب 10dB و 15dB است. ساختار چندكاربره در نسبت با ساختار هاي تك كاربره موجود در مقالات، عملكرد بهتري ارائه مي دهند، مثلاً در P_out=〖10〗^(-2)، حدود 25dB اختلاف SNR بين حالت 10 كاربره و تك كاربره وجود دارد و اين به معني بهبود چشمگير عملكرد سيستم نسبت به ساختارهاي پيشين است. مشاهده مي شود عملكرد سيستم زمانيكه لينك بين رله و ايستگاه پايه مبدأ لينك FSO است با زمانيكه اين لينك FSO/RF موازي است، در SER=〖10〗^(-4)، حدود 23dB اختلاف SNR وجود دارد و اين تأثير استفاده از لينك هيبريد موازي را نشان مي دهد.

1396/07/05

1/1/1900 12:00:00 AM

Free Space Optical (FSO) communication systems, have advantages of both Radio Frequency (RF) and Optical Fiber communication systems. These systems have high data rates and security, however, are heavily influenced by atmospheric turbulence and pointing error. Different effect of atmospheric turbulence on communication systems, in optical and millimeter radio frequenies is the main idea of the combination of FSO and RF systems. In hybrid FSO / RF systems, one and two hop structures have been investigated mostly, and only few works have been investigated multi-hop structure. In this study, two novel multi-hop relay-assisted hybrid FSO / RF structure are proposed, in which a relay transmits received data from mobile users to the base station and a multi-hop relay-assisted hybrid FSO / RF link connects the source and destination Base Stations. New closed-form expressions are derived for Symbol Error Rate (SER) and Outage Probability (P_out) of the proposed structures and are validate through the MATLAB simulations. The results indicate that the performance of proposed structures have low sensitivity to the number of users, and relays. Such that there is only 1dB SNR difference between two hop and four hop structures. The proposed structures, even at low SNRs, show favorable performance and are not sensitive to the atmospheric turbulence intensity; such that at SER=〖10〗^(-4), there is only 2dB SNR difference between moderate and saturate regimes. The proposed structures and the links between users and base station are novel and have not yet been investigated in the papers. New Closed-form expressions are derived for Symbol Error Rate (SER) and the Outage Probability (P_out) of the proposed structures and validated through MATLAB software simulation. Results show low dependence of proposed structures on number of users, number of relays and changes in atmospheric turbulence. The difference in the performance of the first and second structures is less than the difference between the performance of the links between base station and user. For example, at SER = 〖10〗^(-4), this difference is 10dB and 15dB respectively. The offered multi-user structure shows better performance than single-user structures, proposed in papers, for example, at〖 P〗_out = 〖10〗^(-2), there is about 25dB of SNR difference between the 10 user and single user, which means significant improvement in performance of the proposed structure, relative to the previous structures. It can be seen that system performance, when the link between relay and base station is FSO, compared with when this link is parallel FSO / RF, at SER=〖10〗^(-4), there is about 23dB of SNR difference, and this shows the effect of the use of hybrid FSO/RF link.