بررسي و شبيه سازي مدولاسيون OFDM در مخابرات بي سيم نوري زير آب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در چند دهه اخير، ارتباطات بي‌سيم نوري با توجه به ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد آن نسبت به ساير ارتباطات بي‌سيم، اهميت قابل توجهي پيدا كرده است و براي بسياري از كاربردها گزينه‌اي اقتصادي و انعطاف‌پذير را براي دستيابي به ارتباط بي‌سيم فراهم مي‌كند. تراكم و محدوديت‌هاي پهناي باند طيف راديويي مانع از رشد نامحدود سيستم‌هاي بي‌سيم راديويي شده است. همچنين تقاضا براي ارتباطات باندپهن به‌طور مداوم در حال رشد بوده است. مخابرات بي‌سيم نوري نويد نرخ داده‌هايي را دارد كه مي‌تواند الزامات پهناي باند را بر‌آورده سازد. ارتباط بي‌سيم نوري براي ارائه ارتباطات با پهناي باند بالا، امنيت بالا، عدم تداخل الكترومغناطيسي، نصب سريع و آسان، كم هزينه و مصرف توان پايين دارد. اين فناوري داراي محدوديت‌هايي نيز مي‌باشد كه مي‌توان به تضعيف سيگنال دريافتي به دليل پديده جذب و پراكندگي محيط كانال ارتباطي و وجود نويز اشاره كرد. انتقال اطلاعات بي‌سيم زير آب مورد توجه حوزه علمي،‌ نظامي و صنعت است، زيرا نقش مهمي در اكتشافات دريايي، نظارت از لحاظ نظامي، نظارت بر آلودگي، كنترل و نگهداري نفت، تحقيقات اقيانوس‌شناسي و نظارت بر تغييرات آب و هوا دارد. در اين پژوهش روش مدولاسيون مالتي پلكسي تقسيم فركانس متعامد OFDM تجزيه و تحليل شد. انواع مختلفي از OFDM در سيستم‌هاي نوري با استفاده از مدولاسيون شدت/آشكارسازي مستقيم (IM/DD) وجود دارد كه در اين پژوهش، OFDM نوري با باياس DC (DCO-OFDM) و OFDM نوري با برش نامتقارن (ACO-OFDM) مورد بررسي و مقايسه قرار گرفت. مزايا و كاربردهاي بالقوه اين روش‌ها نيز معرفي شد و تحقيقات مرتبط با اين تكنيك‌ها در مخابرات بي‌سيم نوري زير آب در چهار نوع آب دريا مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت، كه شامل آب خالص، آب تميز، آب ساحلي و آب بندرگاهي است. اثر طول كانال آب‌هاي مختلف بر اين دو مدولاسيون بررسي شد كه در آب خالص به حداكثر طول كانال 142m با نرخ انتقال داده 100Mbps دست يافتيم. اثر توان دريافتي و اثر انرژي بيت به توان نويز كه حساسيت گيرنده را نشان مي‌دهد، بررسي شد. افزايش مرتبه مدولاسيون موجب افزايش نرخ انتقال داده شد و از طرفي عملكرد BER سيستم كاهش يافت كه نياز به مصالحه بين مرتبه مدولاسيون و نرخ انتقال داده و عملكرد BER است. نرخ انتقال داده كه پارامتر مهمي در طراحي سيستم‌ها مي‌باشد، در شبيه‌سازي‌ها بررسي شد و در اين پژوهش، مشاهده شد كه به نرخ انتقال داده 2.7Gbps در مدولاسيون DCO-OFDM در آب خالص در فاصله 85m مي‌توان دست يافت. اثر مرتبه FFT بر عملكرد سيستم نيز بررسي شد. يكي از چالش‌هاي مربوط به مدولاسيون ACO-OFDM، بالا بودن نسبت توان پيك به توان متوسط مي‌باشد كه يكي از راه‌هاي كاهش آن برش سيگنال مي‌باشد و مشاهده شد كه با برش سيگنال، عملكرد سيستم كاهش مي‌يابد، در حاليكه در صورت عدم برش به ليزرهاي با توان بالا نياز است.

210798

الكترونيك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

وحيد غفاري نيا، مسعود عمومي

اصغر غلامي