Modülasyon Türlerinin FSO Haberleşme Sistemlerinin Performansına Etkileri

Abstract

Bu tez çalışmasında, Free Space Optics (FSO) haberleşme sistemlerinde kullanılan Binary Phase Shift Keying (BPSK) modülasyonunun marine atmosfer koşullarındaki Bit Hata Oranı (BER) performansı incelenmiştir. Marine atmosferi, yüksek nem oranı, sıcaklık farklılıkları ve aerosol parçacıkları gibi etkilerle kara atmosferinden daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu atmosferik faktörler, optik sinyallerin yayılımında türbülansa neden olmakta ve bu da sistem performansını doğrudan etkilemektedir. Çalışmada zayıf (weak) ve güçlü (strong) türbülans koşulları dikkate alınarak, BPSK modülasyonunun BER performansı MATLAB simülasyonlarıyla analiz edilmiştir. Çalışma kapsamında, farklı dalga boyları, kaynak alanı büyüklükleri, iç ölçek ve atmosferik yapısal sabit gibi parametreler değiştirilerek BER üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçlar, kısa mesafelerde düşük BER değerlerinin elde edildiğini, ancak mesafe arttıkça türbülansın etkisinin baskın hale geldiğini göstermektedir. Ayrıca, daha yüksek fotodedektör hassasiyeti, uygun yük direnci ve düşük gürültü faktörü gibi fiziksel parametrelerin sistem performansını iyileştirdiği tespit edilmiştir. Bu tez, literatürde sınırlı sayıda bulunan BPSK modülasyonunun marine atmosferdeki performansına dair detaylı bir analiz sunmakta ve gelecekteki FSO sistem tasarımları için optimizasyon önerileri geliştirmeyi amaçlamaktadır.

In this thesis, the Bit Error Rate (BER) performance of Binary Phase Shift Keying (BPSK) modulation used in Free Space Optics (FSO) communication systems under marine atmospheric conditions is investigated. Marine atmospheres have a more complex structure than land atmospheres with effects such as high humidity, temperature differences and aerosol particles. These atmospheric factors cause turbulence in the propagation of optical signals, which directly affects the system performance. In this study, the BER performance of BPSK modulation is analyzed by MATLAB simulations considering weak and strong turbulence conditions. Within the scope of the study, parameters such as wavelengths, source field sizes, internal scale and atmospheric structural constant are varied and their effects on BER are evaluated. The results show that low BER values are obtained at short distances, but the effect of turbulence becomes dominant as the distance increases. It is also found that physical parameters such as higher photodetector sensitivity, favorable load resistance and low noise factor improve the system performance. This thesis presents a detailed analysis of the performance of BPSK modulation in marine atmospheres, which is limited in the literature, and aims to develop optimization recommendations for future FSO system designs