Serbest uzay optik haberleşmesinde genel hüzme modelinin optimizasyonu ve atmosferik güçlü türbülans kanal için bilgi hata olasılığının irdelenmesi
Optimization of generalized beam model in free space optical communication and scrutinization of bit error probability for strong atmospheric turbulence channel
Yazar: HAMZA GERÇEKCİOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CEM NAKİBOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Serbest uzay optik haberleşmede hüzme modeli ve parametreleri, bilgi iletiminde oluşabilecek hatalarla doğrudan ilgilidir. Hüzme modeli ıpıldama indeksinin büyük veya küçük oluşu, bilgi iletimindeki hataları çoğaltır veya azaltır. Bu çalışmada, genel hüzme modeli temel alınarak optimum hüzme modeli elde edilmiş, genel hüzme modelinden elde edilen hüzme modellerinin (Gaussian hüzme, cos-Gaussian hüzme, cosh-Gaussian hüzme, annular hüzme gibi) değişik kaynak büyüklüklerine ve yerdeğişim parametrelerine göre analizleri yapılarak hüzme modelleri içinde optimum hüzme modeli ıpıldama indeksinin en düşük olduğu görülmüştür.Serbest uzay optik haberleşmede bilgi iletimini etkileyen bir başka faktör ise atmosferik türbülanstır. Ortamın zayıf türbülans veya güçlü türbülans oluşu bilgi iletimimdeki hata oranını etkiler. Bu çalışmada, zayıf türbülans için analizleri yapılan genel hüzme modeli temelli hüzme modellerinin güçlü türbülans için analitik ve nümerik analizleri yapılmış, genel hüzme modelinden elde edilen hüzme modelleriyle (Gaussian hüzme, cos-Gaussian hüzme, cosh-Gaussian hüzme, annular hüzme gibi) optimum hüzme modeli değişik kaynak büyüklükleri, yer değişim parametreleri ve yapısal parametreler için karşılaştırılmıştır.Güçlü türbülans için analizleri yapılan hüzme modellerinin Gamma-Gamma dağılımlı olasılık yoğunluk fonksiyonları elde edilmiş, her bir model için bilgi hata olasılığı (bit error rate-BER) hesaplamaları yapılarak sinyal-gürültü oranına (signal-noise ratio-SNR) göre şekiller elde edilmiştir. Genel hüzme modelinden elde edilen hüzme modellerin kaynak büyüklüğü, yer değişim parametreleri ve yapısal parametrelere göre, ıpıldamaları minimize eden optimum hüzme bulunmuş, BER-SNR şekillerinde karşılaştırmalar yapılmış ve optimum hüzme modelinin ıpıldamayı en aza indirgeyen en iyi hüzme olduğu görülmüştür.

Abstract:
Beam models and parameters are directly related to transmission which can appear from transmission errors in free space optical communications. The value of scintillation index for these beam models increases or decreases the error of data transmission. In this study, optimum beam model is found based on the general beam formulation. The analysis is according to the size of different sources and displacement parameters of beam models from the general beam formulation (such as Gaussian beam, cos-Gaussian beam, cosh-Gaussian beam, annular beam) and it is found that the scintillation index of the optimum beam is at smaller than the other beam models.Other influences effecting the transmission in free space optical communication is the turbulent atmosphere. Weak or strong turbulence affects bit error rate of data transmission. In this study, analytic and numeric analysis for strong turbulence have been made based on the general beam models that has been studied for weak turbulence based on general beam formulation (such as Gaussian beam, cos-Gaussian beam, cosh-Gaussian beam, annular beam), comparisons being made at different source sizes, displacement parameters and structure constants.Beam models are introduced in strong turbulence and bit error rates for each model are obtained and calculated for Gamma-Gamma distribution and figures of bit error rates against SNR ( Signal to Noise Ratio) are plotted. Scintillations for beam models obtained from the general beam formulation are compared with the optimum beam models at different source sizes, displacement parameters and structure parameters in the figures of BER-SNR and the optimum beam is obtained.