مدل سازي كانال مخابرات نوري بي سيم زيرآب

چكيده فارسي :

چكيده ايده استفاده از مخابرات نوري فضاي آزاد در درياها با توجه به داليل علمي اقتصادي در راستاي بررسي اقيانوسها و درياها با سرعت چشمگيري توسعه يافته است مخابرات نوري بيسيم زير آب UWOC فنآوري نوظهوري است كه از حاملهاي نوري براي انتقال اطالعات در محيطهاي آبي استفاده ميكند استفاده از امواج نوري در مقايسه با امواج صوتي كه سابقا در مخابرات بيسيم زير آب استفاده ميشدند سرعت انتقال و پهناي باند ارسال اطالعات را به طور چشمگيري افزايش ميدهد از طرفي استفاده از امواج نوري محدود به فواصل كوتاه ميشود زيرا جذب آب در فركانسهاي نوري شديد است با اين وجود طولموجهاي آبي سبز به دليل تضعيف كمتر نور در آب نسبت به ساير طولموجها گزينه مناسبي براي ايجاد مخابرات با پهناي باند زياد در طولهاي چند ده متر ميباشد اين محدوده ارتباطي براي كاربردهايي مانند نگهداري تجهيزات نفتي نظارت بر بندرگاهها و اتصال زيردرياييها به خشكي در شبكههاي حسگر بيسيم مورد استفاده قرار ميگيرد ويژگيهاي منحصر به فرد آب سبب شده است مدلهاي كانال مربوط به مخابرات نوري فضاي آزاد براي كانالهاي UWOC مناسب نباشند به منظور داشتن نرخ داده و نرخ خطاي قابل قبول براي يك ارتباط نوري زير آب الزم است عوامل تأثيرگذار بر انتشار نور در آب مورد بررسي و ارزيابي قرار گيرند اين تحقيق ابتدا به بررسي مدل فيزيكي كانال UWOC مبتني بر روش مونت كارلو شامل پديدههاي جذب و پراكندگي ميپردازد و اثرات ناشي از آنها را بر جنبههاي مختلف عملكرد سيستم مخابراتي شامل تضعيف توان پاشندگي زماني پهناي باند كانال ناهمترازي فرستنده و گيرنده و پخششدگي زاويهاي توزيع زاويه ورودي به گيرنده در آبهاي تميز و بندرگاهي مورد بررسي قرار ميدهد عالوه بر مشخصات كانال زير آب پارامترهاي سيستم مخابرات نوري نيز بر عملكرد سيستم مؤثر ميباشند از ميان پارامترهاي مختلف سيستم تأثير زاويه واگرايي فرستنده با پرتو گوسي و حالتهاي حدي آن شامل پرتوهاي صفحهاي و كروي اندازه روزنه ميدان ديد و ميزان حساسيت گيرنده بر تضعيف توان پهناي باند كانال و آفست گيرنده مورد بررسي قرار خواهند گرفت افزون بر رخدادهاي جذب و پراكندگي پديده اغتشاش در آب به دليل تغييرات تصادفي ضريب شكست رخ ميدهد عليرغم مدلهاي فيزيكي بيانشده شامل اثر پراكندگي و جذب در تحقيقات گذشته مدل فيزيكي كه اثر اغتشاش را در كاربردهاي UWOC در نظر گرفته باشد ارائه نشده است در اين تحقيق يك مدل اغتشاش بر اساس تغييرات ضريب شكست در لينك افقي UWOC با روش مونت كارلو ارائه ميشود كه نسبت به روشهاي مبتني بر ديناميك سياالت محاسباتي حجم محاسباتي بسيار كمتري دارد و براي كاربردهاي UWOC سادهتر و انعطاف پذيرتر ميباشد نتايج حاصل از مدل ارائه شده نشان ميدهند كه نوسانات شدت نور دريافتي در حوزههاي ضعيف متوسط و قوي اغتشاش بهخوبي بر تابع چگالي احتمال لگنرمال منطبق ميشود و در حوزه اشباع از تابع نمايي منفي پيروي ميكند تغييرات ضريب درخشش با پارامترهاي كانال شامل طول لينك و تغييرات ضريب شكست و با پارامترهاي سيستم شامل زاويه واگرايي پرتو فرستنده اندازه روزنه و ميدان ديد گيرنده مورد بررسي قرار ميگيرد به عالوه مدل پيشنهادي تلفات توان ناشي از اغتشاش را مخصوصا در فواصل لينك و تغييرات ضريب شكست بيشتر پيشبيني ميكند تست آزمايشگاهي براي راستيآزمايي مدل اغتشاش پيشنهادي انجام ميشود روش عملي جديدي براي ايجاد اغتشاش معرفي ميگردد و اغتشاش حوزه ضعيف تا طول لينك 23 متري بررسي ميشود طول لينك يكي از عوامل مهم تعيين كننده شدت اغتشاش است و اثر آن بر تابع چگالي احتمال شدت نور دريافتي و ضريب درخشش در آزمايشات مورد بررسي قرار ميگيرد نتايج حاصل از تست و مدل پيشنهادي با هم منطبق هستند واژگان كليدي مخابرات بيسيم نوري زير آب مدلسازي كانال جذب پراكندگي چندگانه اغتشاش تضعيف پاشندگي زماني ناهمترازي پخششدگي زاويهاي واگرايي پرتو فرستنده تابع چگالي احتمال ضريب درخشش اندازه روزنه گيرنده ميدان ديد گيرنده

ولي، زهرا

مدل سازي كانال مخابرات نوري بي سيم زيرآب