Fiber optik kablolarda MPSK-QFDM işaretlerin kanal denkleştirici kullanılarak hata başarım analizi - Karahan, Serdal (My University, 2007)
FİBER OPTİK KABLOLARDA MPSK-OFDM İŞARETLERİN KANAL DENKLEŞTİRİCİ KULLANILARAK HATA BAŞARIMI ANALİZİ Spektral verimliliği ve gürültü bağışıklılığı nedeniyle M-li Faz Kaydırmalı Anahtarlama (MPSK), M-li Dördün Genlik Modülasyonu (MQAM) ve benzeri sayısal modüleli sinyaller fiber optik (FO) veri iletişimi için caziptir. Ancak FO haberleşme sistemlerinde ışık kaynağı olarak kullanılan Laser diyotlardan (LD) kaynaklanan impalsif gürültünün performansı azaltıcı etkisi sorun olabilmektedir. Son zamanlarada impalsif gürültü ve çok kanal etkilerine karşı bağışıklığı nedeniyle bir başka sayısal modülasyon türü öne çıkmıştır [1]. Bu teknik Dik Frekans Paylaşmalı Çoğullama (OFDM) olarak adlandırılmaktadır. Yakın zamanda yapılan çalışmalar göstermiştirki fiber optik haberleşme sistemlerinde MPSK ve MQAM sinyallere OFDM tekniğini uygulamak bit hata oranı (BER) performansını artırmaktadır [2]. Bu çalışmada, doğrusal olmama etkisi ihmal edilmiş, zayıflama ve dağılma etkisi önceden bilinen bir tek modlu FO kanalın transfer fonksiyonu Matlab proğramı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu modelde, MPSK-OFDM ve MQAM-OFDM sinyalleri FO kablo girişine uygulanmış ve kablo çıkışında, sinyalin bozulması kablo uzunluğuna, kablonun dağılma ve zayıflama katsayılarına bağlı olarak izlenmiştir. Çıkış sinyalindeki bozulmayı ortadan kaldırmak için bir kanal denkleştirici geliştirilmiştir. FO kablo girişine uygulanan N adet ayrık zaman işaretinden bir tanesinin önceden bilindiği kabul edillerek bu ayrık zaman işareti fiber çıkışında izlenmiş ve yeni dağılma katsayısı hesaplanarak kablonun yeni transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Denkleştirici transfer fonksiyonu kablonun yeni transfer fonksiyonunun tersi alınarak elde edilmiştir. FO kanal girişine soliton darbesi uygulanarak kanalın uzunluğuna bağlı olarak kanal içerisindeki zayıflama ve dağılma etkileri incelenmiş ve giriş sinyalinin büyük ölçüde bozulduğu gözlenmiştir. Kablo sonuna denkleştirici konulmuş ve dağılma en aza indirilmiştir. Bu sonuçtan matematiksel modelin doğru olduğu ve kanal denkleştiricinin doğru çalıştığını kararına varılmıştır. MPSK-OFDM ve MQAM-OFDM sinyaller fiber girişine uygulanmış, Sinyal Gürültü Oranına (SNR) ve kablo uzunluğuna gore BER performans analizi yapılmış ve konstelasyon diyağramları çizdirilmiştir. Tasarlanan systemin performansının belli bir mesafeye kadar iyi olduğu ancak kablo uzunluğu bu değeri geçtiğinde BER’in aşırı değerde arttığı gözlenmiştir. Gelecek bir çalışma olarak systemin BER performansı OPTSIM bilgisayar proğramı kullanılarak analiz edilecektir. Laserden kaynaklanan impalsif gürültü sinyale eklenerek gürültünün performansa etkileri hesaplanacaktır. Böylece daha kapsamlı bir analiz amaçlanmaktadır. Turbo kodlama gibi ileri hata düzeltme (FEC) teknikleri kullanılarak sistemin sinyal gürültü oranı ve bit hata oranının iyileştirelebileceği düşünülmektedir.

ERROR PERFORMANCE ANALYSIS OF MPSK-OFDM SIGNALS IN THE FIBER OPTIC CABLES WITH CHANNEL EQUALIZER M-ary Phase Shift Keying (MQAM), M-ary Quadrature Amplitude Modulation (MQAM) and similar diğital modulated signals are attractive for fiber optic data transmission, because of their advantages in spectral efficiency and noise immunity over their analog counterparts. However, they may suffer significant performance degradations, as a result of the “clipping induced impulsive noise effect” due to laser diodes used in Fiber Optic (FO) communication systems as a light source. Recently an alternative digital modulation technique has been considered [1] because of its immunity against impulsive noise and multipath effects. This technique is called the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Recent studies show that bit error rate (BER) performance is improved by using OFDM technique over the MPSK and MQAM signals in FO communication systems [2]. In this study, FO channel model of a single mode fiber optic channel has been implemented using Matlab program whose attenuation and dispersion are known in advance without taking the nonlinear effect into consideration. In the model, MPSK-OFDM, MQAM-OFDM signals have been applied to fiber optic cable input. At the output of the cable, signal distortion was observed with respect to cable length, cable dispersion and attenuation coefficient. In order to eliminate the distortion in the output signal a channel equalizer has been developed. N number discrete time signal has been applied to the fiber input. One of these discrete time signals is assumed to be known. It is observed at the fiber output and a new dispersion coefficient has been calculated. The new transfer function of the cable is obtained using the new dispersion coefficient. The equalizer transfer function is obtained by taking the inverse of the new fiber transfer function. A soliton pulse is send to the input of the cable and its distortion with respect to channel attenuation, dispersion and cable length has been observed. The equalizer is placed at the end of the cable and the dispersion has been minimized. From this result we can deduce that our mathematical model is correct and channel equalizer works properly. MPSK-OFDM and MQAM-OFDM signals are also applied to the fiber input and the system bit error rate (BER) analysis has been done with respect to cable length. Constellation diagrams were plotted to understand the degree of distortion of the signals. From this analysis we concluded that the system performance is well up to a certain cable length. But if the length of the cable is increased beyond a certain length, BER has been increased considerably. As a future work the system performance will be analyzed using OPTSIM computer program. The impulsive noise from the laser would be added to the signal and the effect of the noise on the performance would be calculated. Therefore a much more detailed analysis is aimed. Also it is believed that signal to noise ratio (SNR) and BER would be improved using advanced coding techniques such as turbo coding.
Keywords: Elektronik; Fiber Optik Kablolar