结合波长和空间分集技术开发具有成本效益和高速40 Gbps FSO系统gydF4y2Ba
Satish Kumar ModalavalasagydF4y2Ba
1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba
Rajan MiglanigydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba
Sushank ChaudharygydF4y2Ba
2gydF4y2Ba*,gydF4y2Ba
Faisel TubbalgydF4y2Ba
3、4gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba
电鲶RaadgydF4y2Ba
3.gydF4y2Ba
- 1gydF4y2Ba印度旁遮普可爱专业大学电气电子工程系gydF4y2Ba
- 2gydF4y2Ba中国科学院泉州装备制造研究所，中国晋江gydF4y2Ba
- 3.gydF4y2Ba卧龙岗大学电气、计算机与电信工程学院，澳大利亚新南威尔士州卧龙岗gydF4y2Ba
- 4gydF4y2Ba利比亚遥感和空间科学中心技术项目部，利比亚的黎波里gydF4y2Ba
自由空间光学(FSO)通信系统有望在向终端用户提供高速数据访问方面为现有无线网络提供有前途的替代方案。易于安装、功能强大和具有成本效益的操作一直是FSO系统的标志，这些功能将在决定未来智能通信模型的运行方式方面发挥明显的作用。尽管有这些特性，由于雨、雾和雾等大气效应引起的信道诱导损伤，FSO链路遭受严重的性能退化。在这项工作中，我们通过将空间和波长多样性作为性能增强技术，研究并比较了40 Gbps FSO链路在不同信道条件下的性能，从晴朗的天气到严重的衰减。这里还提出了掺铒光纤放大器(EDFA)与FSO链路的使用。使用误码率(BER)和眼模式等性能指标，人们发现EDFA的使用不仅有助于补偿链路损失，而且有助于实现基于最后一英里的全光处理接入系统。拟议的FSO系统将能够在对现有硬件制度进行最小更改的情况下，将现有的骨干光纤网络与最终用户连接起来，从而证明与需要进行重大基础设施检修的射频代相比具有极高的成本效益。gydF4y2Ba
简介gydF4y2Ba
光无线通信通常被称为无线光纤，在满足日益增长的高速数据业务需求方面具有巨大的潜力。在过去的几十年里，对数据的人均需求呈流形增长，而且这种模式似乎在不久的将来会变得越来越咄咄逼人。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．自由空间光学(FSO)系统作为射频(RF)系统的商业替代品，最近越来越受欢迎，这归因于其广泛的优势，如1)太赫兹级的巨大带宽，2)与当今无线电系统如射频/FSO系统的适应性[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]， 3)免许可证频谱，4)来自邻近载波的干扰可以忽略不计，以及5)即插即用的特性，这使得FSO系统非常方便安装和迁移[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．FSO系统已经开始在灾难管理、校园内的局域网连接、车对车通信以及未来蜂窝网络的回程服务中见证商业和大规模部署[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．然而，预计FSO连接可以在偏远地区的低成本连接方面发挥改变游戏规则的作用，特别是在印度等发展中国家的电子政务、远程医疗和教育领域[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba显示在无法安装新光纤的城市地区提供宽带服务的典型FSO拓扑结构。在当代网络中，最终用户隐私的基本原则是基于数据加密和通过复杂的数字密钥交换机制实现的用户身份验证[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．FSO信道链路是一种视距(LoS)通信模型，需要发射机和接收机直线对齐以进行数据传输。这限制了系统对信息信号的大范围广播。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba．用于宽带业务的FSO体系结构。gydF4y2Ba
因此，传输信道的作用在决定通信链路的效率和正常运行时间方面极其关键[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba］．此外，发射机类型和发射波长的选择是FSO系统的一个重要标准。光学无线系统由一个光源组成，该光源可以是LED或LASER，用于在通道上传输光学调制的信息，而在接收端，一个光电二极管收集光子以再现原始信息。然而，需要指出的是，由于雨、雾和雾霾等大气现象的存在，接收到的信号会被吸收和散射，从而导致信号退化，从而导致传输信息的丢失[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．同样具有破坏性的是由传输介质中存在的不均匀性引起的信号衰落[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．这些不均匀性的存在导致折射率随传播介质的波动，从而导致一种称为大气湍流的情况，引起光束发散和闪烁效应[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．各种缓解技术，如高阶调制方案、分集组合、信道编码方案和频谱切片等，在过去已被提出，以提高FSO系统的性能和鲁棒性[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．发射机分集与信道编码技术一起，通过减少由衰落信道特性引起的错误数据来提高性能[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．使用不同的调制方案也可以改变系统性能，因为据报道，较高的调制方案，如二进制相移键控(BPSK)比传统的开关键控(OOK)方案更不受信道逆境的影响[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba］．信道中的多样性带来了多输入多输出(MIMO)的概念，它使用多个发射机/接收机来提高传输可靠性[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．采用分集方案不仅被证明是提高FSO系统中链路可靠性的一个主要成本效益因素，而且有助于提高带宽容量、质量因子(Q)和减少延迟[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］．其他技术措施，如相干接收，更高的调制技术，人工智能和机器学习也被建议在最近的文献中作为催化剂，以提高FSO系统中的链路性能;然而，另一方面，这些技术的复杂性和预算限制是其商业实施的主要障碍。gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．空间分集和波长分集作为一项发展成熟的技术，已被证明是对抗大气逆境的有效措施[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］．分集方案还以其提供更高吞吐量和低误码率的能力而闻名[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．使用现成的硬件，易于安装，并具有改进的终端因素，降低了安装的总体成本，因为可用的资源可用于多用户场景[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
本文的组织结构如下:gydF4y2Ba链接设计分析gydF4y2Ba包含用于设计中所述链接的方法的描述gydF4y2Ba系统描述gydF4y2Ba并对各质量因素之间的联系进行了分析gydF4y2Ba结果与讨论gydF4y2Ba，然后是论文的结论性报告gydF4y2Ba结论gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
链接设计分析gydF4y2Ba
通常，MIMO系统被用于提高数据传输速率;与FSO系统一样，MIMO方法已通过多个视距通道传输相同信息，以提高正确接收数据的概率[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba36gydF4y2Ba］．文中阐述了MIMO方法的系统思想gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba，这就解释了信息在不同大气条件下的传输。在MIMO系统中使用的光载流子被调谐到特定的波长，这种选择可能会影响系统性能。因此，波长选择是FSO系统设计的关键部分[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba．使用MIMO技术的合作分集说明。gydF4y2Ba
波长分集是指使用不同的传输波长，而这些不同的子载波在信道中传播时，会经历不同程度的衰落[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．但是，如果在接收端将不同通道接收到的信息进行组合，则正确信息的检测概率会增加[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba］．所提出的MIMO-FSO系统的框图如图所示gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba，其中系统的不同块按其功能位置放置。由于波长分集和空间分集已被证明是FSO系统中性能增强催化剂[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]，在本文中，已经提出使用波长分集以及MIMO系统来提供无缝的最后一英里连接。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba．具有多子载波的FSO MIMO系统框图。gydF4y2Ba
这里需要强调的是，FSO信号在传播时必须处理吸收、散射和几何定向损失。这些因素都对大气衰减有影响，可以总结为:[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
几何损耗包括波束发散引起的衰减和发射机与接收机的定位。衰减现象可以用Beer-Lambert定律来描述，该定律描述了传输波长与链路距离之间的关系，表示为[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
其中λ为波长，L为传播距离，H为损耗系数。Kim的FSO衰减模型将衰减与能见度和工作波长联系起来如下[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
其中V为气象能见度，λ为工作波长，q为取决于大气粒子大小分布的因子。对于降雨造成的衰减，基于降雨速率的方程可以如下所示[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
在这里，降雨速率用R表示，衰减比例取决于这个因素。gydF4y2Ba
对应于不同衰减值的FSO信道所考虑的大气效应在gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba，以作为分析建议的连结的参考。[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
表1gydF4y2Ba．各种大气条件及其参数值。gydF4y2Ba
虽然包含多个子载波波长有助于提高接收质量，但它在多路复用后形成宽带信号，与在单个载波上传输数据相比，会消耗更多的带宽[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba43gydF4y2Ba］．这种系统资源和性能之间的权衡在下一代光网络中是一个例外，因为光链路默认具有巨大的光谱带宽[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba44gydF4y2Ba］．此外，通过加入掺铒光纤放大器(EDFA)的链路补偿，可以进一步改进波长多样化的MIMO-FSO系统[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba］．为输入光信号工作的EDFA光放大器的详细框图如图所示gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba［gydF4y2Ba46gydF4y2Ba］．为达到放大的目的，使用EDFA有助于避免因光信号转换为电信号而造成的损失，反之亦然[gydF4y2Ba47gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba．EDFA光放大器框图。gydF4y2Ba
通过露天介质传播的光信号使用准直透镜设置在某一点上收集，然后使用带通滤波器进行过滤，该滤波器限制离群波长，并通过增益优化器设置转发滤波器输出。该装置通过泵浦激光器的输入来放大信号，泵浦激光器发射的波长与带通滤波器调谐的输出波长相同[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba］．耦合输出通过掺铒光纤，这有助于放大光信号而不会丢失预期信息。在最后阶段，信号可通过另一个光学带通滤波器，该滤波器给出最终放大信号作为输出[gydF4y2Ba46gydF4y2Ba］．然后，可以使用一组准直光学器件来传输调制的光信号，用于检测和进一步分析。这种做法不仅有助于提供一个全光系统，能够补偿由于大气逆境造成的信号质量损失，而且易于与现有的光骨干网络集成[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba
本文分析和报道的拟议环节的新颖性和范围可以概括如下:gydF4y2Ba
•设计一种混合MIMO-FSO，在不利信道上纳入波长分集gydF4y2Ba
•当扩展为多个用户使用时，混合模型的性能分析gydF4y2Ba
•当与基于edfa的全光后放大耦合时，测量所提出的混合FSO的性能行为gydF4y2Ba
系统描述gydF4y2Ba
所提出的链接在本文中提出，并在gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba已使用专门的链接设计工具OptiSystem™16.0进行设计和分析，这是一个行业分级实验平台[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba］．用于链路设计和后续调查的参数已在gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba．如gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba，伪随机比特序列发生器(PRBS)产生速率为10gbps的比特流，然后使用马赫Zehnder (MZ)调制器对比特流进行调制，然后通过FSO信道进行中继。gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba．建议的MIMO FSO通信装置的系统布局。gydF4y2Ba
表2gydF4y2Ba．链路设计参数。gydF4y2Ba
同时，连续波激光器产生四种不同波长的子载波，作为调制的光载波。调制信号通过四个不同的路径(空间分集)传播，从而形成混合分集FSO链路，其中包括波长分集和空间分集。gydF4y2Ba
接收端使用功率合成器收集从四个独立通道接收到的信息。这一过程通过组合和平均从不同路径接收的功率，从本质上提高了恢复可靠信息的说明书[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．在我们的调查中，我们将同时用户的数量设置为4个，而与信号调制和在不同波长上传输相关的其余过程保持不变。这种安排有助于增加传输速率，而不影响信号接收质量。本系统载于gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba能够获得高达40 Gbps (4 × 10 Gbps)的传输速率。在不同试验条件下提出的链接的比较分析已在gydF4y2Ba结果与讨论gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
如载于gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba在1000 ~ 2000 m范围内，研究了该链路的性能行为，而通道湍流采用gamma-gamma模型进行表征。其强度I的PDF值如下[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2BaГgydF4y2Ba(.)为gamma函数，K (α，β)为二阶贝塞尔函数，参数I为透射辐射强度，α和β表征通道中存在大小湍流单元，数学关系如下:gydF4y2Ba
σ的值在哪里gydF4y2Ba2gydF4y2Ba表示方差与通道元素可用分布的各自湍流考虑有关。gydF4y2Ba
通道内的湍流区可以用参数C来表征gydF4y2BangydF4y2Ba2gydF4y2Ba，也称为折射率结构参数。静态湍流的数学公式可表示为[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
其中CgydF4y2BatgydF4y2Ba2gydF4y2Ba表示链路内两点之间的均方温度，T是绝对温度(开尔文)，P是压力(帕斯卡)。C的值gydF4y2BangydF4y2Ba2gydF4y2Ba≈10gydF4y2Ba-15年gydF4y2Ba米gydF4y2Ba−2/3gydF4y2Ba象征一个温和动荡的政权[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．接收到的信号使用四阶贝塞尔滤波器进行滤波，然后使用误码分析仪对接收质量进行分析。各种设计特性，如传输比特率、符号速率、波长的选择、调制类型和信号恢复设置，都是决定系统性能的关键影响因素。gydF4y2Ba
结果与讨论gydF4y2Ba
本文中所述的连接已针对一组不同的参数进行了研究gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．在发射机和接收机处捕捉到的信号的频谱显示在gydF4y2Ba图6 a, BgydF4y2Ba分别。捕获的频谱还表征了混合FSO链路，其中数据通过波长在1550 - 1553 nm范围内的四种不同的光学子载波传输。在本例中，接收机距离发射机2000 m，链路衰减为12 dB/km。分析gydF4y2Ba图6 a, BgydF4y2Ba说明了四个载波在通过FSO信道传播后功率水平的相对下降。gydF4y2Ba
图6gydF4y2Ba．信号的频谱gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba发射机部分和gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba接收部分。gydF4y2Ba
与发射功率相反，接收到的信号显示由于信道损耗(如散射和吸收)而退化的功率电平。这里必须提到的是，由于底层光电子技术施加的限制，传输功率水平不能增加到超过某个阈值。因此，传输功率不能用作克服链路损耗的缓解工具。此外，考虑到不同管理机构制定的眼睛和皮肤安全标准，传输功率必须在规定的人眼安全范围内。gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba为链路长度为1000 m时，可变传输功率下所观测到的系统信噪比(SNR)模式。从图中可以看出，随着传输功率的增加，链路的性能，即可达信噪比提高。在此之前，由于眼睛安全规定，传输功率不能单独用作缓解因素。因此，出于同样的原因，我们提出了波长和空间多样性，以补充我们的战略，提供成本可行的高速FSO链路，可以解决最后一英里连接的需求。从gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba，我们还观察到，当发射功率为15 dB m时，在理想的信道条件下，接收机记录的信噪比达到43 dB(约)，而在不利的天气条件下，记录的信噪比下降到约4 dB。gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba．不同大气条件下信噪比v/s发射功率曲线图。gydF4y2Ba
图8gydF4y2Ba强调不同气象条件下接收信号功率与链路距离的关系。这里可以清楚地看到，在预期的线路上，接收功率随着链路距离的增加而降低。当链路距离为1000m时，当链路衰减分别从0.468 dB/km增加到25db /km时，接收功率从−21db m减小到−78db m(约)。gydF4y2Ba
图8gydF4y2Ba．接收信号功率与链路距离的关系。gydF4y2Ba
给出了不同大气条件下链路距离与误码率(BER)的关系gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba，我们观察到，在大气条件清晰的情况下，即链路衰减为0.468 dB/km时，所提出系统的误码约为2.62 × 10gydF4y2Ba-28年gydF4y2Ba，而链路距离为1000m。然而，随着链路条件的恶化(25 dB/km)，误码率增加到4.3 × 10gydF4y2Ba5gydF4y2Ba对于相同的链接条件。所示的不同链路条件下的眼图进一步证实了误码率的退化gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba．开眼模式决定了接收信号的质量。而提高的眼开度(眼高)则对应于成功接收到传输的信息。眼图的扭曲表明相干性的丧失，这可能导致错误的检测。gydF4y2Ba
图9gydF4y2Ba．不同大气条件下接收误码率与链路距离的关系。gydF4y2Ba
文中给出了基于edfa后放大的系统误码率性能分析gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba．从gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba，在长达2000米的整个链路范围内，在天气晴朗的情况下，误码率模式持续较低。这紧随其后的是在中等不利的通道条件下近乎相似的表现。然而，当严峻的信道条件盛行时，会出现显著的误码率性能变化。对于极不利的信道条件(25 dB/km)和前向纠错(FEC -BER)限制为10gydF4y2Ba9gydF4y2Ba作为性能基准，可以从gydF4y2Ba图9gydF4y2Baedfa补偿的FSO链路提供的链路范围约为1520米。该链路的范围比图中所示的无补偿FSO链路大约多600米gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba，在类似的连接条件下，其连接范围仅为926米。文中给出了信噪比(SNR dB)与链路距离的关系gydF4y2Ba图11gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba适用于各种天气条件。在1000米的参考链路范围内，如图所示的未补偿FSO链路gydF4y2Ba图11gydF4y2Ba在清晰、中等和严重信道条件下，信噪比(dB)分别为54.87 dB、28.77 dB和5.48 dB。利用EDFA后放大可以提高信噪比(dB)gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba，其中在1000m链路距离(25db /km)的极端不利信道条件下，信噪比可达40.7 dB。gydF4y2Ba
图10gydF4y2Ba．EDFA在不同大气条件下接收误码率与链路距离的关系。gydF4y2Ba
图11gydF4y2Ba．不同气象条件下无链路补偿时信噪比与链路距离的关系。gydF4y2Ba
图12gydF4y2Ba．EDFA在不同气象条件下信噪比与链路距离的关系。gydF4y2Ba
因此，与未补偿的FSO链路相比，接收信噪比有显著改善。此外,从gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba，可以进一步观察到，在2000m的链路距离下，edfa补偿的链路提供了良好的信噪比，而在类似的信道条件下，未补偿的链路将无法使用。链路性能的详细比较说明在gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba图11gydF4y2Ba已在gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba．它可以从gydF4y2Ba表3gydF4y2Baedfa补偿FSO链路的误码率仅降低了10倍gydF4y2Ba3gydF4y2Ba从10gydF4y2Ba-29年gydF4y2Ba天气晴朗条件下至10gydF4y2Ba-26年gydF4y2Ba适用于恶劣条件。然而，由于误码率在10之间变化，未补偿的链接见证了巨大的偏差gydF4y2Ba-28年gydF4y2Ba和10gydF4y2Ba5gydF4y2Ba．在不同的大气条件下，与非补偿链路相比，补偿FSO链路也可以观察到类似的q因子和接收机信噪比(dB)的改善。误码率的前向误差修正(FEC)可接受值为~ 10gydF4y2Ba3gydF4y2Ba，信噪比为~ 20 dBm，因此通信系统工作良好。FEC指系统为提供语音和数据相关服务的端到端连接而必须达到的性能阈值[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba，gydF4y2Ba53gydF4y2Ba］．正如在gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba，所提议的链路的误码率和信噪比远远超出FEC阈值限制。gydF4y2Ba
表3gydF4y2Ba．1000m链路距离下不同参数的输出值。gydF4y2Ba
结论gydF4y2Ba
在本文中，我们对所提出的混合FSO链路进行了整体分析，该链路使用空间和波长多样性的原理来克服大气引起的限制。已经观察到，随着衰减水平的增加，链路性能下降，从而使链路无用。然而，基于edfa的全光补偿在不利通道条件下的性能提升中起着关键作用。对于衰减水平高达25 dB/km并使用EDFA，考虑到FEC-BER限制作为基准，拟议链路的链路范围比未补偿的FSO链路提高了约600米。此外，拟议的链路包含多个用户，从而提供40 Gbps的有效传输速率。在这样的数据速率下，所提出的链路是一个有希望的解决方案，可以为最终用户提供具有成本效益的高速数据访问。未来可能的工作范围可能是将其纳入未来的5G和6G移动世代，因为它能够提供虚拟呼叫和全息流媒体等应用程序。随着延迟的减少和可靠性的提高，该系统可能成为未来无人驾驶汽车的一部分，其中响应时间应该是最小的。在公共场所提供更大范围和连通性的开放互联网接入可能是拟议工作的另一种可能的未来实施方案。gydF4y2Ba
数据可用性声明gydF4y2Ba
支持本文结论的原始数据将由作者毫无保留地提供。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
SM:撰写初稿、方法、模拟;RM:审稿、编辑、软件、监督;SC:审稿编辑、数据策划、监督;FT:可视化、数据管理;形式分析，项目管理。gydF4y2Ba
利益冲突gydF4y2Ba
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文中所表达的所有主张仅代表作者，并不代表他们的附属组织，也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品，或可能由其制造商提出的声明，都不得到出版商的保证或认可。gydF4y2Ba
参考文献gydF4y2Ba
1.Khalighi MA, Uysal M.自由空间光通信综述:一个通信理论的视角。gydF4y2BaIEEE commsurv教程gydF4y2Ba(2014) 16:2231-58。doi: 10.1109 / COMST.2014.2329501gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
2.Chaudhary S, Tang X, Sharma A, Lin B, Wei X, Parmar A.基于100gbps SAC-OCDMA-PDM的星间通信链路。gydF4y2Ba量子电子gydF4y2Ba51(2019)(5): 1 - 10。doi: 10.1007 / s11082 - 019 - 1864 - 2gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
3.李国强，李国强。基于非零视距指向误差的认知RF-FSO系统部分中继选择的精确和渐近分析。gydF4y2BaIEEE访问gydF4y2Ba(2019) 7:58611-25。doi: 10.1109 / ACCESS.2019.2914480gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
4.王志刚，王志刚，王志刚，王志刚。不同天气条件下自由空间光通信系统的研究。gydF4y2BaJ Opt公社gydF4y2Ba(2019) 72:52-4。doi: 10.1515 /穆南加- 2019 - 0064gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
5.王志强，王志强，王志强。基于多用户分集的混合射频/FSO协同中继。gydF4y2Ba选择CommungydF4y2Ba(2019) 442:77 - 83。doi: 10.1016 / j.optcom.2019.02.040gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
6.米格拉尼R，马尔霍特拉j。伽玛-伽玛信道R-S编码相干OFDM自由空间光(CO-OFDM-FSO)通信链路研究gydF4y2Ba无线Pers公用gydF4y2Ba(2019) 109:415-35。doi: 10.1007 / s11277 - 019 - 06571 - zgydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
7.张志强，张志强，张志强，等。大气湍流条件下FSO通信性能的研究。gydF4y2BaIjettgydF4y2Ba55(2018)(3): 142 - 7。doi: 10.14445 / 22315381 / ijett-v55p226gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
8.N, La ADE。通信。gydF4y2Ba革命的俄罗斯gydF4y2Ba(2008) 21(2): 237。doi: 10.1080 / 09546540802461498gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
9.Jeyaseelan J, Sriram Kumar D, Caroline BE。利用自由空间光通信系统进行灾害管理。gydF4y2Ba光子网络公社gydF4y2Ba(2019) 39:1-14。doi: 10.1007 / s11107 - 019 - 00865 - 9gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
10.Torkestani SS, Sahuguede S, Julien-Vergonjanne A, Cances JP。专用于医院医疗保健应用的室内光无线系统。gydF4y2Ba专业CommungydF4y2Ba(2012) 6(5): 541 - 7。doi: 10.1049 / iet-com.2010.1116gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
11.光学科学与工程进展。gydF4y2Ba施普林格Proc物理gydF4y2Ba(2015) 166:467 - 77。doi: 10.1007 / 978-81-322-2367-2gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
12.Odeyemi KO, Owolawi PA。多窃听者合谋与非合谋下混合射频/FSO系统的物理层安全。gydF4y2Ba量子电子gydF4y2Ba(2018) 50:1。doi: 10.1007 / s11082 - 018 - 1565 - 2gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
13.Upadhyay KK, Shukla NK, Chaudhary S.用于短距离通信的高速100gbps MDM-SAC-OCDMA多模传输系统。gydF4y2BaOptikgydF4y2Ba(2020) 202:163665。doi: 10.1016 / j.ijleo.2019.163665gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
14.Ghassemlooy Z, Popoola WO。gydF4y2Ba地面自由空间光通信、移动与无线通信网络层与电路级设计gydF4y2Ba．SA Fares和F Adachi编辑。gydF4y2BaIntechOpengydF4y2Ba(2010)。doi: 10.5772/7698gydF4y2Ba
15.Chaudhary S, Tang X, Wei X, Tang X, Wei X。OFDM-Ro-FSO传输系统中MDM-WDM的拉盖尔-高斯模式和甜甜圈模式的比较。gydF4y2BaAEU -国际J电子公社gydF4y2Ba(2018) 93(6): 208 - 14所示。doi: 10.1016 / j.aeue.2018.06.024gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
16.Amphawan A, Chaudhary S, Chan VWS。2x20gbps - 40ghz OFDM Ro-FSO传输模式分复用。gydF4y2BaJEOS: RPgydF4y2Ba(2014) 9:1-6。doi: 10.2971 / jeos.2014.14041gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
17.陈志伟，陈志伟，陈志伟，等。低密度奇偶校验码MIMO-OFDM自由空间光通信系统性能分析。gydF4y2Ba光子网络公社gydF4y2Ba(2016) 32(1): 104 - 14所示。doi: 10.1007 / s11107 - 015 - 0579 - ygydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
18.Majumdar正义与发展党。改进自由空间光学(FSO)通信的缓解技术。gydF4y2Ba施普林格Ser Opt ScigydF4y2Ba(2015) 186。gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
19.Israr A, Israr A, Khan F, Khan F. MIMO FSO链路的优化调制技术。gydF4y2Ba无线Pers公用gydF4y2Ba(2019) 109(695) -714。doi: 10.1007 / s11277 - 019 - 06586 - 6gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
20.邹玲，王玲，邢超，崔娟，赵山。基于MIMO均衡的轨道角动量复用通信湍流抑制。gydF4y2BaInt Conf有线通信信号处理WCSPgydF4y2Ba(2016) 1(1): 1 - 4。doi: 10.1109 / WCSP.2016.7752455gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
21.米格拉尼R，马尔霍特拉j。采用不同调制技术的双广义和伽玛-伽玛衰落信道上采用多发射机/接收机策略的Fso链路统计分析。gydF4y2BaJ Opt公社gydF4y2Ba(2019) 40(3): 295 - 305。doi: 10.1515 /穆南加- 2017 - 0066gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
22.Das A, Bag B, Bose C, Chandra A.使用Alamouti编码和开关检测结合的MIMO FSO链路性能分析。gydF4y2Ba光子网络公社gydF4y2Ba36(2018)(3): 350 - 60。doi: 10.1007 / s11107 - 018 - 0790 - 8gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
23.方健，毕明，肖松，杨刚，刘林，张勇，等。伽玛-伽玛湍流信道上具有空间相关衰落的极编码MIMO FSO通信系统。gydF4y2BaJ Opt公共网络gydF4y2Ba(2018) 10(11): 915 - 23所示。doi: 10.1364 / JOCN.10.000915gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
24.采用分集方法的FSO通信性能分析:增加中继还是增加光圈。gydF4y2BaIEEE J选择区域通信gydF4y2Ba(2015) 33(9): 1890 - 902。doi: 10.1109 / JSAC.2015.2432526gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
25.Vu BT, Thang TC, Pham AT。伽玛-伽玛信道矩形QAM MIMO/FSO系统误码率分析gydF4y2BaInt Conf泛在未来网络，ICUFNgydF4y2Ba(2013) 987:370-4。doi: 10.1109 / ICUFN.2013.6614844gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
26.戴亚林，张志强，张志强。基于混合光放大器的远距离高性价比WDM-FSO系统。gydF4y2Ba无线Pers公用gydF4y2Ba(2017) 97:6055 - 67。doi: 10.1007 / s11277 - 017 - 4826 - 7gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
27.Pham TV, Thang TC, Pham AT。相关伽玛-伽玛衰落信道空间分集MIMO-FSO平均可达率gydF4y2BaJ Opt公共网络gydF4y2Ba(2018) 10(8): 662 - 74。doi: 10.1364 / JOCN.10.000662gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
28.夏达P, Bhatnagar先生。MIMO-FSO系统在有限量化反馈的不同传输场景下的多样性-多路复用权衡。gydF4y2BaIEEE访问gydF4y2Ba(2020) 8:114266 - 86。doi: 10.1109 / ACCESS.2020.3004135gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
29.al - gailani SA, Mohd Salleh MF, Salem AA, Shaddad RQ, Sheikh UU, Algeelani NA，等。自由空间光学(FSO)通信系统、链路和网络概览。gydF4y2BaIEEE访问gydF4y2Ba(2021) 9:7353 - 73。doi: 10.1109 / ACCESS.2020.3048049gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
30.黄玲，刘松，戴鹏，李敏，常国凯，石勇，等。分集结合的混合FSO/RF系统统一性能分析。gydF4y2BaJ光波科技gydF4y2Ba(2020) 38(24): 6788 - 800。doi: 10.1109 / JLT.2020.3018125gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
31.刘志刚，王志刚，王志刚。大气湍流下100gbps MDM-OCDMA-FSO混合传输系统的研究。gydF4y2Ba量子电子gydF4y2Ba(2017) 49:184。doi: 10.1007 / s11082 - 017 - 1019 - 2gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
32.张志强，张志强。利用MIMO技术改进FSO通信系统性能的研究。gydF4y2BaIjiteegydF4y2Ba(2019) 8(10): 3470 - 2。doi: 10.35940 / ijitee.j9722.0881019gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
33.张志强，张志强，张志强，等。基于mimo的FSO与MGDM通信的比较分析。gydF4y2Ba选择牧师gydF4y2Ba(2019) 26:631-43。doi: 10.1007 / s10043 - 019 - 00537 - zgydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
34.Shaker FK, Ali MAA, Ameer FSA。雾条件下MIMO概念在光通信系统中的应用。gydF4y2Ba电气工程汇刊gydF4y2Ba(2019) 17:130-5。gydF4y2Ba
35.杨鹏，朱军，肖勇，陈忠。基于模式识别的MIMO系统天线选择。gydF4y2Ba数字公共网络gydF4y2Ba(2019) 5(1): 34-9。doi: 10.1016 / j.dcan.2018.10.001gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
36.刘勇，李慧。多输入多输出自由空间光通信系统信道传输性能研究。gydF4y2Ba选择牧师gydF4y2Ba26(0)(2019): 303 - 9。doi: 10.1007 / s10043 - 019 - 00495 - 6gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
37.王志强，王志强。自由空间光链路在弱和中等湍流条件下的性能分析。gydF4y2BaSens列托人gydF4y2Ba(2019) 17(2): 137 - 43。doi: 10.1166 / sl.2019.4058gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
38.王志强，王志强，王志强。基于RZ-DPSK的80 (8 × 10) Gbps WDM-FSO系统在不同天气条件和大气湍流诱导衰落综合影响下的性能分析。gydF4y2Ba量子电子gydF4y2Ba(2018) 50(1): 1 - 11。doi: 10.1007 / s11082 - 017 - 1306 - ygydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
39.丁娟，于松，付勇，马军，谭磊。基于MRC分集技术的Gamma-Gamma衰落信道MIMO-FSO系统中断概率和平均误码率的新近似和渐近闭形式表达式。gydF4y2Ba选择CommungydF4y2Ba(2020) 456:124633。doi: 10.1016 / j.optcom.2019.124633gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
40.张志强，张志强，张志强，等。基于混合子载波强度调制的空间分集Fso在不同天气条件下误码率性能分析。gydF4y2BaJ Opt公社gydF4y2Ba(2019) 40(3): 307 - 14所示。doi: 10.1515 /穆南加- 2017 - 0073gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
41.乔杜里R Choyon AKMSJ。320 Gbps混合AMI-PDM-WDM FSO链路设计及其在不同天气条件下与传统模式的性能比较gydF4y2BaJ Opt公社gydF4y2Ba(2021) 1:0135。doi: 10.1515 /穆南加- 2020 - 0135gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
42.沙罗·贾汉·崔扬，乔杜里。在强大气湍流条件下OOK、BPSK、DPSK、QPSK和8-PSK调制格式下自由空间光学(FSO)通信链路性能比较。gydF4y2BaJ Opt公社gydF4y2Ba(2020) 1:1。doi: 10.1515 /穆南加- 2019 - 0250gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
43.杜贝V, Chadha D, Chandra V.单中继协作FSO通信系统中多增益合流器的实验验证。gydF4y2Ba光子网络公社gydF4y2Ba(2019) 37(1): 110 - 9。doi: 10.1007 / s11107 - 018 - 0800 - xgydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
44.米格拉尼R，马尔霍特拉j。链路补偿32 × 40gbit /s DWDM自由空间光传输的评估。gydF4y2Ba我选择gydF4y2Ba(2018) 47(4): 467 - 74。doi: 10.1007 / s12596 - 018 - 0484 - 8gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
45.Ciaramella E, Arimoto Y, Contestabile G, Presi M, D'Errico A, Guarino V，等。1.28 Terabit/s (32x40 Gbit/s)自由空间光通信Wdm传输系统。gydF4y2BaIEEE J选择区域通信gydF4y2Ba(2009) 27日(9):1639 - 45。doi: 10.1109 / JSAC.2009.091213gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
46.Honde V, Mhatre A, Tonde S, Barkul S, Pund P.基于不同泵浦技术的EDFA放大器WDM网络性能分析gydF4y2Ba最近的创新趋势计算共同体gydF4y2Ba(2016) 4(4): 480 - 5。gydF4y2Ba
47.杨晓明，杨晓明，杨晓明。基于edfa的全光中继在自由空间光学系统中的应用。gydF4y2BaIEEE跨界协议gydF4y2Ba(2012) 60(12): 3797 - 807。doi: 10.1109 / TCOMM.2012.090512.110198gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
48.刘华，黄波，Zacarias JCA，文华，陈华，方丹NK，等。采用少模预放大接收机的抗湍流FSO通信。gydF4y2BaSci代表gydF4y2Ba(2019) 9(1): 1 - 7。doi: 10.1038 / s41598 - 019 - 52698 - 1gydF4y2Ba
《公共医学图书馆摘要》gydF4y2Ba|gydF4y2BaCrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
49.郑PV, Dang NT, Pham AT。大气湍流信道上EDFA与光学硬限幅器结合的全光中继FSO系统。gydF4y2BaJ光波科技gydF4y2Ba(2015) 33(19): 4132 - 44。doi: 10.1109 / JLT.2015.2466432gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
50.李志强，李志强，李志强，李志强。非同分布相关信道重复编码光学预放大FSO-MIMO系统的实验与分析。gydF4y2BaIEEE访问gydF4y2Ba(2020) 8:12188 - 203。doi: 10.1109 / ACCESS.2020.2964149gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
51.朱军，肖晓，罗勇。基于优化系统仿真平台的实验教学方法。gydF4y2BaProc学报gydF4y2Ba(2017) 10452:198。doi: 10.1117/12.2269886gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
52.阮d - n, Bohata J, Komanec M, Zvanovec S, Ortega B, Ghassemlooy Z.基于混合SMF/FSO和无线链路的LTE 4/16/64-QAM信号无缝25ghz传输。gydF4y2BaJ光波科技gydF4y2Ba(2019) 37(24): 6040 - 7。doi: 10.1109 / JLT.2019.2945588gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
53.Kakati D, Arya SC.不同天气条件下120 Gbps单通道相干DP-16-QAM在地面FSO链路中的性能。gydF4y2BaOptikgydF4y2Ba(2019) 178:1230-9。doi: 10.1016 / j.ijleo.2018.10.035gydF4y2Ba
CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学者gydF4y2Ba
关键词:gydF4y2BaMIMO，自由空间光学，波长分集，EDFA放大，协同分集gydF4y2Ba
引用:gydF4y2BaModalavalasa SK, Miglani R, Chaudhary S, Tubbal F和Raad R(2021)开发具有成本效益和高速的40 Gbps FSO系统，结合波长和空间分集技术。gydF4y2Ba前面。理论物理。gydF4y2Ba9:744160。doi: 10.3389 / fphy.2021.744160gydF4y2Ba
收到:gydF4y2Ba2021年7月19日;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2021年7月27日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2021年8月27日。gydF4y2Ba
编辑:gydF4y2Ba
Santosh KumargydF4y2Ba聊城大学，中国gydF4y2Ba审核:gydF4y2Ba
A. K. M. Sharoar Jahan ChoyongydF4y2Ba美国新墨西哥大学gydF4y2BaDharmendra库马尔gydF4y2Ba， Madan Mohan Malaviya理工大学，印度gydF4y2Ba
版权gydF4y2Ba©2021 Modalavalasa, Miglani, Chaudhary, Tubbal和Raad。这是一篇开放获取的文章，根据gydF4y2Ba创作共用授权(CC BY)。gydF4y2Ba在其他论坛上的使用、分发或复制是允许的，前提是原作者和版权所有者注明出处，并按照公认的学术惯例引用本刊上的原始出版物。不得使用、分发或复制不符合这些条款的内容。gydF4y2Ba
*通信:gydF4y2BaSushank Chaudhary,gydF4y2Basushankchaudhary@gmail.comgydF4y2Ba