Beam shaping effects on MIMO free-space optical communication systems
Çok-girişli çok-çıkışlı serbest uzay optik haberleşme sistemlerinde optik hüzme şekillendirmenin etkileri
- Tez No: 460837
- Danışmanlar: PROF. DR. YAHYA KEMAL BAYKAL, PROF. DR. MURAT UYSAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Çok-girişli çok-çıkışlı sistemler, atmosferik türbülanslı ortamda gerçekleştirilen serbest uzay optik haberleşme linklerinin, iletişim kalitesini geliştirmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu tezde, pratik bir gönderici için dairesel bir Gauss lazer dizisi ve alıcı için Gauss açıklığa sahip dairesel bir detektör dizisi kullanıldı. Zayıf türbülanslı ortamda Huygens-Fresnel prensibi ile detektörler üzerindeki ortalama optik güç ve güç korelasyonu'nu belirleyecek formülasyonlar geliştirildi. Bu sayede, sistem performans ölçütleri; güç pırıldama indisi, alıcı ortalaması faktörü ve bit hata oranı bulundu. Performansı belirleyen optik sistem parameterleri; gönderici ve alıcı halka yarıçapı, Gauss lazer hüzme sayısı, detektör sayısı, lazer kaynak boyutu, detektör açıklığı yarıçapı, kaynak eşfazlılık derecesi, link uzaklığı ve atmosfer yapı sabitidir. Formülasyon yardımıyla ilk olarak çok–girişli tek-çıkışlı sistemlerin performans analizi hem eşfazlı hem de kısmi eşfazlı Gauss kaynağı kullanılarak incelendi. Daha sonra formülasyon geliştirilip çok-girişli çok-çıkışlı sistemlerin performans analizi gerçekleştirildi. Çok-girişli çok-çıkışlı sistemlerin performası bu sistemlerin özel bir durumu olan çok-girişli tek-çıkışlı, tek-girişli çok çıkışlı ve tek-girişli tek çıkışlı sistemlerin performası ile karşılaştırıldı. Çok-girişli tek-çıkışlı sistemler daha sonra sualtı kablosuz optik haberleşme linklerinde karşılaşılan okyanus türbülansının iletişimi bozucu etkisini azaltmak amacıyla kullanıldı. Pırıldama indisi, Huygens-Fresnel prensibi ve yeni bir birim olan eşdeğer atmosfer yapı sabiti kullanılarak hesaplandı. Okyanus türbülans parametreleri; ortalama kare sıcaklık yitim oranı, sıvı birim kütlesi başına kinetik enerji yitim oranı, Kolmogorov mikro ölçütü, sıcaklığın tuzluluk katılımı ve kırılma indisine oranı, link uzaklığı ve dalgaboyu eşdeğer atmosfer yapı sabiti yardımıyla ifade edildi. Matlab programı kullanılarak sistem parameterlerinin performans ölçütleri üzerindeki etkileri incelendi ve grafikler sunuldu.
Özet (Çeviri)
Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems are employed in Free Space Optical (FSO) communication links to improve the link reliability in the presence of atmospheric turbulence. In this thesis, we consider a MIMO FSO system with practical transmitter and receiver configurations that consists of a radial laser array with Gaussian beams and a detector array with Gaussian apertures. Using the extended Huygens-Fresnel principle in weak atmospheric turbulence, we have derived formulations to find the average power and the power correlations on the finite sized detectors. This lets us to quantify the performance metrics such as the power scintillation index, the aperture averaging factor and the average bit error rate () as a function of system parameters, i.e., transmitter and receiver ring radius, number of Gaussian laser beams, number of detectors, laser source size, detector aperture radius, degree of source coherence, link distance and the structure constant of atmosphere. At first, by the help of the derivations the performance of multiple-input single-output (MISO) FSO system is investigated using both for coherent and for partially coherent Gaussian sources. Then, we improve our derivations and investigate the performance of MIMO FSO systems. In this way, the performance of MIMO FSO system is compared to that of MISO FSO, single-input multiple-output (SIMO) FSO and single-input single-output (SISO) FSO systems. MISO systems are then employed in underwater wireless optical communication (UWOC) links to mitigate the degrading effects of oceanic turbulence. To quantify the scintillation index of the MISO UWOC system, the Huygens - Fresnel principle is used with the novel equivalent structure constant of atmosphere. The oceanic turbulence parameters such as rate of dissipation of mean-squared temperature, rate of dissipation of kinetic energy per unit mass of fluid, Kolmogorov microscale, the ratio of temperature to salinity contributions to the refractive index spectrum, link distance and the wavelength which are expressed by the novel equivalent structure constant of atmosphere. Using the Matlab program, we present graphs and investigate the effect of system parameters on the performance metrics.
Benzer Tezler
- Non-local effects on surface plasmon theory and their novel applications: Nano-scale plasmonic structures
Yüzey plazmonları üzerindeki yerel olmayan etkiler ve yeni uygulamaları: Nano ölçekli plazmonik yapılar
ARİF ENGİN ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR E. MÜSTECAPLIOĞLU
- Burulma kirişli bir arka aks tasarımı ve taşıt dinamik davranışı üzerine etkileri
A torsion beam rear suspension design and its effects on vehicle dynmamics behaviour
ERCAN DOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDEM UZUNSOY
- Beam shaping based laser ablation for fabrication of micro features
Mikro yapıların imalatı için ışın şekillendirme esaslı lazer ablasyonu
İLKİM İLAYDA CENGİZ DAYMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞLAR ARPALİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENDER YILDIRIM
- Design and implementation of a dynamic laser beam shaping system
Dinamik lazer hüzme şekillendirme sisteminin tasarım ve uygulaması
DINA YAQOOB MATTI ALSAKA
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERAP ALTAY ARPALİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞLAR ARPALİ
- 6 MeV, 8 Mev, 10 MeV, 12 MeV elektron demetlerinde farklı SSD'lerde (kaynak yüzey mesafesi) standart kon içine yerleştirilen cutoutların (alan şekillendiricileri) yüzde derin doz ve verime olan etkileri
The Effects of various size cutouts, placed in standard electron cone, at different SSD (source skin distance) and various electron beam (6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV) levels on percentage depth dose and outputs
BÜLENT YAPICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Radyoloji ve Nükleer TıpHacettepe ÜniversitesiRadyasyon Fiziği Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT GÜRKAYNAK