Lazerli uydu haberleşme sistemlerinde link bütçesini etkileyen parametrelerin analizi ve modellenmesi

Abstract

Lazerli uydu haberleşme sistemleri, Serbest Uzay Optik Haberleşmesinin (SUOH) bir uygulamasıdır. SUOH'a dayalı haberleşmelerin atmosfer yoluyla gerçekleştirilmesi ve işaret taşıyıcı ışın olması nedeniyle, işaret atmosferdeki farklı parametreler tarafından yansıtılır, kırılır, emilir veya bozulur. Bu tez çalışmasında, farklı bulutların lazer ışınının 850 nm, 1060 nm, 1250 nm ve 1550 nm dalgaboylarını ne kadar zayıflattığı incelenmiştir. Daha sonra her bulutun zayıflatması ve dikey boyutu dikkate alınarak yer-uydu lazer haberleşme link bütçesine uygulanmıştır. Ayrıca, SUOH bağlantılarında, atmosferik türbülans lazer ışınını bozar ve yayılan lazer ışınının kalitesi üzerinde önemli etkisi olur. SUOH sisteminin kalitesi İşaret Gürültü Oranı (SNR) ve Bit Hata Oranı (BER) ile tanımlanır. Tezde, SNR ve BER üzerinde türbülansın farklı durumundaki etkisi incelenmiştir. Tüm bu çalışmalar Matlab kullanılarak yapılmıştır. Tez çalışması süresince lazer, uydu, atmosfer ortamı ve serbest uzay optik haberleşmesi ile ilgili farklı dergilerde yayınlanan makaleler, tamamlanmış tezler ve bazı üretici firmaların raporları incelenmiştir.

The laser satellite communication is one of the applications of Free Space Optical Communication (FSOC). Since FSOC based communications are carried out via atmosphere and because of the carrier being light, the signal is reflected, refracted, absorbed and distorted by different parameters in the atmosphere. In this thesis, the amount of attenuation of different clouds over 850 nm, 1060 nm, 1250 nm and 1550 nm wavelengths of laser light has been analyzed. Afterwards the attenuation and the vertical extent of each cloud has been considered and applied to the ground-satellite communication link budget. Also, in FSOC links, atmospheric turbulence impairs laser beam and has significant impact on the quality of beam propagated through the atmosphere. The quality of FSOC system is described by Signal-to-Noise Ratio (SNR) and Bit Error Rate (BER). In this thesis, the effect of turbulence on SNR and BER is investigated in different turbulence conditions. All these studies have been accomplished using Matlab. During the study of this thesis, the published articles from different journals, completed dissertations and reports from some manufacturers in the fields of laser, satellite, atmosphere environment and free space optical communication are investigated.