La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

TESINA DI COMUNICAZIONI OTTICHE Comunicazione ottica nello spazio libero (FSO) impiegante la modulazione subcarrier e la diversità spaziale in un canale.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "TESINA DI COMUNICAZIONI OTTICHE Comunicazione ottica nello spazio libero (FSO) impiegante la modulazione subcarrier e la diversità spaziale in un canale."— Transcript della presentazione:

1 TESINA DI COMUNICAZIONI OTTICHE Comunicazione ottica nello spazio libero (FSO) impiegante la modulazione subcarrier e la diversità spaziale in un canale con turbolenze atmosferiche. Studente: Bonanno Giuseppa Professore: Ing. A. Busacca

2 PERCHÈ LA COMUNICAZIONE FSO? Le comunicazioni ottiche nello spazio libero (FSO) sono state il punto focale dello sviluppo delle attività di ricerca e rappresentano ad oggi una valida alternativa per accedere allingorgo della rete. La capacità di FSO è paragonabile a quella di un sistema basato sulla fibra ottica ma presenta costi relativamente più bassi; richiede inoltre tempi più brevi di schieramento ed è poco dannoso per lambiente poiché non necessita di scavi o di ritagli di strade e diritti di passaggio. FSO trova applicazione in numerose aree quali la comunicazione cellulare, la comunicazione in fibra ottica e molte altre applicazioni emergenti.

3 PROBLEMATICHE DELLFSO Di primaria preoccupazione in FSO è la dipendenza del canale dalle condizioni temporali che ovviamente non hanno caratteristiche fissate. Gli effetti della nebbia, della pioggia e dei gas atmosferici hanno come conseguenza l attenuazione del segnale a causa dell assorbimento (estinzione dei fotoni) e dello scattering (cambio della direzione dei fotoni). Anche il vento, l influenza delle costruzioni e i disturbi delle radiazioni contribuiscono alla degradazione delle prestazioni e aggiungono al sistema rumore. Il risultato è che la struttura, la direzione e le proprietà elettromagnetiche dell onda laser sono affette da turbolenze atmosferiche.

4 CARATTERIZZAZIONE DELLE TURBOLENZE Le turbolenze atmosferiche sono il risultato delle fluttuazioni casuali dell indice di rifrazione atmosferico n. Queste fluttuazioni sono il prodotto diretto delle variazioni casuali nella temperatura dellatmosfera, dellaltitudine e della velocità del vento e della pressione. Linterazione tra il segnale laser e le turbolenze dà luogo ad unampiezza casuale e a variazioni di fase del segnale laser generato; questo fenomeno è noto come scintillation. La scintillazione causa danneggiamento e degradazione per lintera lunghezza del canale di comunicazione ottico atmosferico. La relazione tra la temperatura dellatmosfera e la sua variazione dellindice di rifrazione è data da:

5 MODELLIZZAZIONE DELLE TURBOLENZE Linfluenza della fluttuazione dampiezza dellonda in un mezzo turbolento è data dalla varianza σ 2 x, chiamata parametro di Roytov, e dalla lunghezza di coerenza trasversa della turbolenza ρ o che sono date rispettivamente dalle: Considerando deboli turbolenze e assumendo che lintensità della luce laser attraversante latmosfera sia normalmente distribuita la funzione di densità di probabilità dellintensità della luce è data da:

6 TECNICHE DI COMPENSAZIONE: SUBCARRIER MODULATION La Subcarrier Intensity Modulation (SIM) è considerata un valido mezzo di aggiramento della scintillazione. SIM è realizzata modulando una sorgente di informazione digitale e/o analogica su una portante elettrica, che è a sua volta usata per modulare l intensità di un onda laser continua che serve come portante ottica. SIM ha la potenzialità di incrementare la capacità del sistema modulando anche sorgenti multiple di informazione su differenti sottoportanti elettriche.

7 TECNICHE DI COMPENSAZIONE: SUBCARRIER MODULATION La fotocorrente istantanea è espressa da: LSNR e la corrispondente probabilità derrore sono dati da: Usando una rappresentazione alternativa della funzione Q insieme con lintegrazione in quadratura di Gauss-Hermite si ottiene la seguente espressione per la P e:

8 SUBCARRIER MODULATION CON DIVERSITÀ SPAZIALE L'uso della diversità del rivelatore nella comunicazione ottica atmosferica avviene col prezzo di avere un complessa localizzazione ed allineamento specialmente in presenza di costruzioni e di venti forti. Le tecniche di combinazione di diversità spaziale considerate sono: Maximum Ratio Combining (MRC) Equal Gain Combining (EGC) Selection Combining (SelC)

9 MAXIMUN RATIO COMBINING Il combinatore MRC pesa ogni segnale duscita da ogni canale attraverso un guadagno proporzionale allintensità ricevuta. I segnali pesati sono poi messi in fase e coerentemente sommati per ottenere la corrente duscita del combinatore. In assenza di interferenza lMRC è ottimale. Tuttavia è un sistema complesso poiché richiede la conoscenza dell'intensità ricevuta su ogni collegamento oltre alle stime di fase delle portanti richieste per la sommatoria coerente.

10 EQUAL GAIN COMBINING Nell EGC, il combinatore di diversità riceve le fotocorrenti, estrae da ciascuna di esse la fase stimata e le somma coerentemente con uguali pesi di unità. La fotocorrente combinata d uscita è data da: L SNR all uscita del combinatore e la corrispondente P e sono date da:

11 SELECTION COMBINING Il combinatore campiona ogni i r (t) e seleziona il collegamento con l SNR più alto (o con il segnale più forte perché si presume che tutti i rami hanno lo stesso livello di rumore) senza il bisogno di valutare la fase di ogni i r (t). Presenta perciò la complessità più bassa paragonato con MRC ed EGC.

12 RISULTATI E COMMENTI SENZA DIVERSITÀ SPAZIALE: LSNR richiesto per un dato BER aumenta allaumentare della turbolenza come mostrato in figura. Per un aumento nella turbolenza da 0,1 a 0.7, lSNR richiesto per raggiungere un BER di aumenta di circa 20 dB a prescindere dal numero di portanti; lSNR aumenta inoltre al crescere del numero di canali.

13 RISULTATI E COMMENTI CON DIVERSITÀ SPAZIALE: Allaumentare della turbolenza, la diversità di selezione inizia a migliorare, tuttavia le prestazioni risultano comunque inferiori a quelle dellEGC. EGC è migliore di SelC

14 RISULTATI E COMMENTI CON DIVERSITÀ SPAZIALE: Il guadagno di diversità migliora al crescere della scintillazione; aumentando il numero di rivelatori N con MRC da 1 a 4 si ha un aumento compreso tra 3 e 22 dB, mentre aumentando N da 4 a 10 si ha un aumento marginale compreso tra 0 e 6 dB. Il guadagno dellEGC è comunque compreso tra 0 e 2 dB, dunque più basso di quello dellMRC. MRC è migliore di EGC

15 CONCLUSIONI SelC è la tecnica con guadagno di diversità spaziale più basso. Comparato con MRC, il margine di collegamento EGC è più basso di almeno 2 dB. Un guadagno di diversità spaziale significativo ( 22 dB) può essere ottenuto usando almeno quattro ricevitori indipendenti con MRC. Tuttavia, aumentando il numero di ricevitori oltre quattro aumenta la complessità di sistema e il costo, ma non conduce ad un aumento proporzionato nel margine di collegamento. Nonostante le prestazioni di MRC siano leggermente superiori a quelle di EGC, questultima è la tecnica di diversità spaziale raccomandata per mitigare effetti di scintillamento su sistemi FSO essendo meno complessa da implementare.


Scaricare ppt "TESINA DI COMUNICAZIONI OTTICHE Comunicazione ottica nello spazio libero (FSO) impiegante la modulazione subcarrier e la diversità spaziale in un canale."

Presentazioni simili


Annunci Google