Laserle yer-uydu arası iki yönlü optiksel iletişim için proje tasarımı
Project design for ground to satellite two-way link using laser
Yazar: AHMET AKBULUT
Danışman: PROF.DR. HAKKI FARUK ÖZEK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yüksek hızlı, güvenilir ve RF ile iletime alternatif veya RF sistemlerle birlikte çalışacakbir laser iletişim sisteminin uydu-yer arasında kurulumu için temel tasarım parametrelerisaptanmıştır. Laser kaynakları incelenip, çift yönlü yer-uydu bağlantısındakullanılabilecek laser ve dedektörler için matematiksel ifadeler kullanılarak bilgisayarsimülasyon modelleri geliştirilmiştir. Modülasyon için OOK ve PPM, veribiçimlendirme için NRZ, RZ ve Manchester kodlama kullanılmıştır. Laser kaynağı,kanal ve dedektörler Matlab/Simulink programları kullanılarak modellenmiş veparametreleri değiştirilerek çift yönlü yer-uydu laser iletişim sisteminin performansınındeğerlendirilebilmesini sağlayacak işlevsel bloklar oluşturulmuştur. Kaynak olarakyarıiletken laserin, fotodedektörlerin (PIN, positive-intrinsic-negative ve APD,Avalanche Photodetector) ve atmosferik kanalın modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Yer-uydu ve uydu-yer bağlantısı için farklı atmosferik koşulların ve sistem bileşenlerininiletişim sistemi performansına etkisi incelenmiştir. Atmosferik türbülansın uydu-yerbağlantısında meydana getirdiği performans kaybını azaltmak üzere adaptif verici demetboyutu tekniği uygulanmıştır. Alıcıya ulaşan laser sinyalinin ortalama şiddetiniartırmak, görüş ekseni dışı pırıldama indisini ve işaretleme hatasını azaltmak için, kanalkoşullarına göre adaptif olarak en uygun verici demet boyutunu seçmek yoluylasistemin iletişim performansının iyileştirilebileceği ortaya konulmuştur.2006, 95 sayfaAnahtar Kelimeler: Laser ile iletişim, uydu, atmosferik etkiler, simülasyon modellerii

Abstract:
Fundamental system design parameters have been determined for the design of ground-to-satellite and satellite-to-ground laser communication systems, which facilitate highdata rate, reliable and an alternative to RF transmission links. After an analysis on lasersources and detectors, computer simulation models were established by usingmathematical expressions that can be used in two-way ground-to-satellite links. Modelshave been also constituted for the simulations used in the dissertation by studying thesubjects of modulation and data formatting. For modulation, OOK and PPM; for dataformatting, NRZ, RZ and Manchester coding are used. The laser source (semiconductorlaser), the channel and the detectors (PIN and APD) have been modelled by means ofMatlab/Simulink software, then functional blocks are established to accomplishperformance evaluation of a two-way satellite laser communication system by changingthe parameters. For the ground-to-satellite and the satellite-to-ground links, the effectsof different atmospheric conditions and system components on the performance of thecommunication system are investigated. Adaptive transmitter beam size technique issuggested in order to decrease performance degradation in the satellite-to-groundconnection caused by atmospheric turbulence. It is shown that communicationperformance of the system can be improved by choosing the most appropriatetransmitter beam size that is adjusted adaptively depending on the channel conditions, inorder to increase the average intensity of the laser signal reaching the receiver and todecrease the off-axis scintillation index and the pointing error.2006, 95 pagesKey Words: Laser communication, satellite, atmospheric effects, simulation modelsii