دانلود مقاله ترجمه شده آنالیز کارایی سیستم های نوری فضای آزاد موازی چند هاپی – ۲۰۱۵ IEEE

آنالیز کارایی سیستم های نوری فضای آزاد موازی چند هاپی بر روی کانال های محو ویبول با تابع توان ریاضی

Performance Analysis of Multihop Parallel Free-Space Optical Systems Over Exponentiated Weibull Fading Channels

مقدمه

مدل‌های سیستم و کانال

مدل کانال

مدل سیستم

تحلیل عملکرد

تحلیل عملکرد ABER

تحلیل احتمال قطع

نتایج تحلیلی و شبیه‌سازی

نتیجه‌گیری

چکیده

عملکرد سیستم‌های ارتباطی همیاری نوری فضای آزاد ( FSO) موازی چند هاپی با پروتکل رمزگشایی و ارسال به‌وسیله کانال‌های محو ویبول و آنهم با استفاده از تابع توان ریاضی ( EW) به‌صورت سیستماتیک موردبررسی قرارگرفته است. تابع چگالی احتمالی و تابع توزیع تجمعی حداکثر-حداقل متغیر تصادفی EW به‌وسیله معیار حداقل-حداکثر به‌عنوان بهترین طرح انتخاب مسیر به دست می‌آیند. بعد از آن، عبارات تحلیلی میانگین نرخ خطای بیتی ( ABER) و احتمال قطع برق به ترتیب با لینک‌های توزیع یکسان و مستقل ( i.i.d) به دست می‌آیند. بر این اساس، میزان ABER برای یک سیستم FSO توزیع مستقل و غیر یکسان (non-i.i.d) نیز به‌وسیله قانون تربیع گاوس-لاگر به دست می‌آید. عملکرد ABER سیستم مورد بررسی تحت شرایط آشفتگی مختلف، اندازه‌های دیافراگم گیرنده و پارامترهای ساختاری مختلف (C و R) به‌صورت مفصل در آینده تحلیل خواهند شد. مقایسه بین سیستم‌های FSO i.i.d و non-i.i.d بر روی کانال‌های محو EW نشان می‌دهد که عملکرد هر دو سیستم را با قطرهای بزرگ‌تر دیافراگم در نظر گرفته‌شده برای پارامترهای ساختار انتخابی R و C می‌توان ارتقا داد. شبیه‌سازی مونت کارلو نیز برای تأیید صحت عبارات تحلیلی ABER ارائه می‌شود. این کار یک مدل سیستمی کلی را معرفی می‌کند و از آن برای تحلیل و طراحی سیستم‌های ارتباطی FSO می‌توان استفاده کرد.

۵- نتیجه‌گیری

در این مقاله عملکرد DF موازی چند هاپی کلی بر اساس سیستم ارتباطی همیاری FSO تحت کانال‌های محو EW به‌صورت تحلیلی و عددی و با استفاده از معیار حداکثر-حداقل موردبررسی قرارگرفته است.PDF و CDF مربوط به EW RV مشخص‌شده‌اند و عبارات تحلیلی متناظر مربوط به ABER احتمال قطع مربوط به مدولاسیون BPSK با لینک‌های i.i.d به ترتیب به دست آمدند. بعدازآن،ABER مربوط به سیستم FSO توزیع مستقل و غیر یکسان (non-i.i.d) بر اساس قانون تربیع گاوس-لاگر به دست می‌آید. علاوه بر این، عملکرد ABER سیستم‌های موردنظر به همراه شبیه‌سازی‌های MC به‌صورت سیستماتیک بررسی می‌شوند. مقایسه بین سیستم‌های i.i.d و non-i.i.d بر روی مدل محو EW نشان می‌دهد که عملکرد هر دو سیستم را با اندازه‌های بزرگ‌تر دهانه دیافراگم با پارامترهای R و C ساختار انتخابی می‌توان ارتقا داد. این مقاله به طراحی سیستم مربوط به سیستم‌های FSO موازی چند هاپی کمک زیادی خواهد کرد.

Abstract

The performances of multihop parallel free-space optical (FSO) cooperative communication systems with decode-and-forward protocol under exponentiated Weibull (EW) fading channels have been investigated systematically. With the max-min criterion as the best path selection scheme, the probability density function and the cumulative distribution function of the max-min EW random variable are derived. The analytical expressions for the average bit error rate (ABER) and outage probability with identically and independently distributed (i.i.d.) links are then obtained, respectively. Based on it, the ABER for a non-identically and independently distributed (non-i.i.d.) FSO system is also deduced with the help of the Gauss-Laguerre quadrature rule. The ABER performance of the considered system are further analyzed, in detail, under different turbulence conditions, receiver aperture sizes, and structure parameters (R and C). The comparison between i.i.d. and non-i.i.d. FSO systems over EW fading channels shows that the performances of both systems could be improved with large aperture diameters adopted for the structure parameters R and C selected. Monte Carlo simulation is also provided to confirm the correctness of the analytical ABER expressions. This work presents a generalized system model, and it can be used to analyze and design FSO communication systems.

۵- Conclusion

In this paper, the performance of a generalized multi-hop parallel DF based FSO cooperative communication system under EW fading channels have been studied analytically and numerically with the max-min criterion employed. The PDF and CDF of the max-min EW RV have been deduced and the corresponding analytical expressions of ABER and outage probability of BPSK modulation with i.i.d. links have been achieved, respectively. Then, the ABER for non-identically and independently distributed (non-i.i.d.) FSO system is derived based on the Gauss-Laguerre quadrature rule. Furthermore, the ABER performance of the considered systems are investigated systematically combined with MC simulations. The comparison between i.i.d. and non-i.i.d. systems over EW fading model demonstrates that the performance of both systems could be enhanced by large aperture sizes with the structure parameters R and C selected. This work will be of great help for the system design of multi-hop parallel FSO systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آنالیز کارایی سیستم های نوری فضای آزاد موازی چند هاپی بر روی کانال های محو ویبول با تابع توان ریاضی

Performance Analysis of Multihop Parallel Free-Space Optical Systems Over Exponentiated Weibull Fading Channels