آنالیز عملکرد پیوندهای رادیویی از طریق فضای آزاد نوری با تنوع فضایی در مدل ترکیبی کانال برای 5G
چکیده
مفهوم شهر هوشمند زندگی شهروندان را بهبود می دهد و کارایی و بهره وری خدمات و عملیات های شهری را از طریق ادغام فناوری اطلاعات و ارتباطات با کمک اینترنت اشیا (IoT) و تکنیک های 5G بهینه می کند. تقاضای پهنای باند برای 5G، شهر هوشمند و کاربردهای اینترنت اشیا با ارتباطات بی سیم نوری عملی می شوند. به ویژه، ارتباطات رادیویی از طریق فضای آزاد نوری (RoFSO) یک انتخاب جالب برای ایستگاه های مرکزی بهم پیوسته با واحدهای آنتن از راه دور به وجود می آورد. در این مقاله، ما انتقال سیگنالهای رادیویی مالتی پلکسینگ تقسیم فرکانس های عمود برهم (OFDM) را با فرمت مدوله سازی دامنه تربیعی (QAM) از طریق ارتباط نوری فضای آزاد بااستفاده از کاهش تنوع فضایی درنظر می گیریم. این فضا به عنوان مدل ترکیبی کانال مدلسازی می شود که خطاهای تضعیف، آشفتگی و نشانه روی فضایی را نیز درنظر می گیرد. خطاهای آشفتگی و نشانه روی فضایی بااستفاده از توزیع های Malaga, Beckmann و Rayleigh مدلسازی می شوند. عبارتهای جدید فرم بسته BER برای پیوند پیشنهاد شده QAM OFDM RoFSO با تنوع فضایی استخراج شده اند. این نتایج برای شرایط آب و هوایی مختلف (صاف، مه و مه رقیق)، حالتهای آشفتگی (ضعیف، متوسط، قوی)، ناهماهنگی (ضعیف، پیشرفته)، نظم و ترتیب QAM و تعداد فرستنده ها و گیرنده ها آنالیز و ترسیم می شوند. سیستم پیشنهادی RoFSO برای 5G در اپلیکیشنهای شهر هوشمند بسیار مفید است.
1- معرفی
مفهوم کلی شهر هوشمند براساس ادغام فناوری اطلاعات و ارتباطات است. مفهوم شهر هوشمند برای بهترین بکارگیری و استفاده از منابع موجود فرض می شود. اینترنت اشیا اتصال اساسی هر دستگاه به اینترنت و کنترل عملکردهای آن از طریق فرمان های دریافت شده از اینترنت می باشد. بنابراین، برای ساخت شهر هوشمند واقعیت اینترنت اشیا اساسا لازم است. فناوری نسل پنجم (5G) برای مقابله با حجم زیاد داده ها و نیاز به ارتباطات سریع و پرسرعت در شهرهای هوشمند لازم می باشد. از فناوری نسل پنجم انتظار می رود تا سرعت موردنیاز داده ها (بیشتر از 1 گیگابایت بر ثانیه) و زمان بیکاری یا تاخیر پایین (در سطح میلی ثانیه) [1] را بااستفاده از سلولهای کوچک توان پایین (مانند میکروسل ها و پیکوسل ها) فراهم کند، آن پوشش دهی و ظرفیت شبکه را با استفاده مجدد فضایی از طیف بالا می برد.
6- نتیجه گیری
در این کار، ما عملکرد BER اتصال K-QAM OFDM RoFSO را با تنوع فضایی بررسی کردیم. این مدل کانال به عنوان یک نوع ترکیبی با اثرات تضعیف جوی، آشفتگی و محوشدگی ناشی از ناهمترازی درنظر گرفته شده است. آشفتگی جوی و خطاهای نشانه روی از طریق توزیع- M، توزیع Beckmann و توزیع اصلاح شده Rayleigh مدلسازی می شوند. عبارت جدید فرم بسته میانگین BER برای این سیستم پیشنهادی استخراج شده است که براساس مدل توزیع-M می باشد که مشاهدات تجربی را به طور دقیق دنبال می کند. این نتایج برای شرایط آب و هوایی مختلف، آشفتگی و خطاهای نشانه روی آنالیز و ترسیم می شوند. می توان نتیجه گرفت که افزایش در تنوع انشعاب عملکرد اتصال را در تمام شرایط آشفتگی به مقدار زیادی بالا می برد. OFDM پیشنهادی مبتنی بر سیستم RoFSO در شهرهای هوشمند و اپلیکیشن های 5G خیلی مفید می باشد. آنالیز کامل ارائه شده در این مقاله می تواند برای مهندس های طراحی در طراحی یک سیستم برای برنامه های شهر هوشمند مفید باشد.
Abstract
The smart city concept improves the lives of citizens and optimizes the efficiency of city operations, services through the integration of information and communication technology with the help of the internet of things (IoT) and 5G techniques. The bandwidth demand for 5G, smart city, and IoT applications are fulfilled with wireless optical communications. Particularly, radio over free space optical (RoFSO) communication establishes a very attractive choice for interconnecting central base stations with remote antenna units. In this paper, we consider the transmission of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) radio signals with quadrature amplitude (QAM) modulation format through a free space optical link using spatial diversity mitigation technique. The atmosphere is modeled as the combined channel model which takes into account atmospheric attenuation, turbulence, and pointing errors. The atmospheric turbulence and pointing errors are modeled by Malaga, Beckmann, and Rayleigh distributions. The novel closed form BER expressions are derived for the proposed QAM OFDM RoFSO link with spatial diversity. The results are analyzed and plotted for different weather conditions (clear, haze, light fog), turbulence regimes (weak, moderate, strong), misalignment (weak, enhanced), the order of QAM and number of transceivers. The proposed RoFSO system is highly useful for 5G in smart city applications.
1. Introduction
The whole smart city concept is based on the integration of information and communication technology. Smart city concept is imagined for the best utilization of the available resources. Internet of things (IoT) is basically connecting any device to the internet and controlling its functions through commands from the internet. So, for making the smart city a reality IoT is essentially needed. 5th generation(5G) technology is needed for dealing with the huge amount of data and the requirement of high speed communication in the smart cities. 5G technology promises to provide the required data rate (>1 Gbps) and low latency (ms level) [1] with the use of low power small cells (e.g. microcells and picocells), it enhances the coverage and capacity of the network by spatial reuse of spectrum.
6. Conclusion
In this work, we investigated the BER performance of K-QAM OFDM RoFSO link with spatial diversity. The channel model is considered as the combined one with the effects of atmospheric attenuation, turbulence and misalignment fading. The atmospheric turbulence and the pointing errors are modeled through M-distribution, Beckmann and modified Rayleigh distribution respectively. The novel closed form expression of the average BER is derived for the proposed system which is based on the M-distribution model which follows accurately experimental observations. The results are analyzed and plotted for different weather, turbulence, and pointing error conditions. It can be concluded that the increment in the diversity branch enhances the performance of the link in great amount in all turbulence conditions. The proposed OFDM based RoFSO system is highly useful in smart cities and 5G applications. The complete analysis presented in the paper can be useful for the design engineers in designing a system, for smart city applications.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1- معرفی
2- مدل سیستم
3- مدل کانال
1-3 افت جوی
2-3 محوشدگی ناشی از آشفتگی جوی
3-3 خطاهای نشانه روی
4-3 مدل ترکیبی کانال
4- میانگین BER سیستم RoFSO
5- نتایج عددی
6- نتیجه گیری
ABSTRACT
1. Introduction
2. System model
3. Channel model
3.1. Atmospheric loss
3.2. Atmospheric turbulence induced fading
3.3. Pointing errors
3.4. Combined channel model
4. The average BER of the RoFSO system
5. Numerical results
6. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه