Performance of channel coding on free space optical (FSO) communication link

Abstract

Ortalama güç kaybı ve kanal sönümlemesi, türbülanslı atmosferden dolayı bit hata oranı (BER) performansının bozulması, hatta haberleşme link kesintisine neden olması, serbest uzay optik (FSO) haberleşmelerinin başlıca zorlukları arasında yer almaktadır. Aynı ortalama optik sinyal gücü için, BER performansındaki bozulma sönümleme istatistiklerine bağlıdır. Bu tez, atmosferik türbülansı azaltarak FSO haberleşme sistemi performansını ve haberleşme mesafesini geliştirmek için kanal kodlamasının performansını incelemektedir. Yakın zamanda tanıtılmış gamma-gamma türbülans modelini değerlendiren ikili hata olasılığı (PEP) ifadesinden yola çıkarak ve sonrasında gamma-gamma modelini ele alarak, atmosferik türbülans kanalları aracılığıyla blok kodları için üst sınır bit-hata olasılığı kullanılmıştır. Aynı zamanda, Reed- Solomon (RS), Bose, Chaudhuri, and Hocquenghem (BCH) ve Hamming gibi farklı kodlar ve farklı türbülans koşulları (zayıf, orta, güçlü) için bit hata oranı performansının sayısal sonuçları sunulmuştur.

The average loss power and the channel fading are among the major challenges of the free-space optical (FSO) communications through the turbulent atmosphere, resulting in the bit-error-rate (BER) performance degradation, or even communication link outage. For the same average received optical signal power, the degradation in BER performance is strongly dependent on the fading statistics. This thesis investigates the performance of channel coding to improve the FSO communication system performance and the communication distance by mitigating atmospheric turbulence. We derive a pairwise error probability (PEP) expression considering the recently introduced gamma-gamma turbulence model and then we drive the upper bounds for the bit-error probability for block codes through atmospheric turbulence channels, considering the gamma-gamma model. Also we present numerical results for the BER performance of different codes such as the Reed-Solomon (RS), Bose, Chaudhuri, and Hocquenghem (BCH) and Hamming codes under different turbulence conditions (weak, moderate, strong).