Influence Measurement of Artificially Generated Combined Atmospheric Phenomena for Free-Space Optical Link

Tadeáš Janík

Master's thesis

Abstract:

Přechodem do moderních bezdrátových komunikací a 5G sítí jsou stále zvyšovány požadavky na bezpečnost, velké šířky pásma a vysoké přenosové rychlosti. Na tyto požadavky začínají, zatím stále populární, rádio frekvenční (RF) komunikace být krátké, zatímco se čím dál více věnuje pozornost bezvláknovým optickým spojům (FSO). Bohužel, ani tato komunikace není prozatím natolik vyspělá, aby fungovala bezchybně a je zde několik limitujících faktorů, které z většiny tato práce popisuje. Předmětem této práce je také zaměření na modulační signály a jejich návrh v simulační aplikaci, na zkoumání útlumů a simulaci atmosférických jevů na bezvláknový optický spoj v navrženém simulačním prostředí, na snímání vhlkosti, tlaku a teploty pomocí navržených a vyrobených senzorů a jejich krytů, a následného statistického vyhodnocení všech naměřených hodnot a variací modulačních formátů. Práce je také zaměřena na měření a vyhodnocení polarizačních vlastností optického bezvláknového spoje.

Abstract:

The transition to modern wireless communications and 5G networks is constantly increasing the requirements for security, high bandwidth and high transmission speeds. Radio frequency (RF) communications, which are still popular, are becoming short on these requirements, while more and more attention is leaning toward free space optical links (FSO). Unfortunately, this communication is not yet advanced enough to work flawlessly either, and there are several limiting factors, wchich are mostly described in this thesis. The thesis is focused on modulation signals and their design in a simulation application, on the investigation of attenuation and simulation of atmospheric phenomena on a free space optical link in a designed simulation environment, on sensing humidity, pressure and temperature using designed and manufactured sensors and their covers, and subsequent statistical evaluation of all measured values and variations of modulation formats. The thesis is also focused on measurements and statistical evaluations of the polarization properties of the FSO.

Keywords

FSO, modulace, atmosférické jevy, QAM, PSK, Labview, diagram oka, měřící box, senzor, SNR, MER, BER, Laser, komunikační spojení, signál, vysílač, přijímač, turbulence, teplota, vlhkost, déšť, polarizace, mlha

Keywords

FSO, modulation, atmospheric phenomena, QAM, PSK, Labview, eye diagram, measuring box, sensor, SNR, MER, BER, Laser, communication link, signal, transmitter, receiver, turbulence, temperature, humidity, rain, polarization, fog

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 12. 8. 2021
• Supervisor: Jan Látal
• Reader: Masanori Hanawa

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme / field:
Informační a komunikační technologie / Telekomunikační technika