آنالیز ظرفیت کانال های نوری فضای آزاد

کانال های نوری فضای آزاد، خطوط ارتباطی امن، سریع و به صرفه ای را برای مخابرات بی سیم فراهم می کنند و از این جهت حائز اهمیت هستند. در این پایان نامه به بررسی ظرفیت این کانال ها می پردازیم. این کانال ها از مدولاسیون شدت نور با آشکارسازی مستقیم استفاده می کنند، به همین جهت کلیه ی سیگنال های ارسالی باید غیرمنفی باشند. علاوه بر این، به دلیل استانداردهای ایمنی چشم و محدودیت های فیزیکی کانال توان پیک و متوسط ورودی باید محدود شود. توزیع ورودی نزدیک به ظرفیت تحت محدودیت توان پیک ومتوسط به صورت گسسته و با تعداد محدود نقاط جرم احتمال در می آید. به دست آوردن این توزیع های گسسته و در نتیجه ظرفیت کانال نیاز به بهینه سازی های غیرخطی پیچیده دارد. به همین جهت برای ظرفیت این کانال ها کران-های بالا و پایین مطرح می شود. در این پایان نامه تکنیک های مختلف برای به دست آوردن این کران ها مورد بررسی قرار می گیرد. در هر کدام از این تکنیک ها هدف این است که از راه های ساده تر به کران های نزدیک تر به ظرفیت کانال برسیم. ما با استفاده از یک نامساوی ساده ی ریاضی، یک کران بالای جدید برای ظرفیت کانال های نوری فضای آزاد با نویز گوسی مستقل از سیگنال ورودی به دست می آوریم. کران بالای ما فرم جبری ساده ای دارد. نتایج این کار شبیه سازی شده، کران بالای به دست آمده رسم شده و با کارهای دیگر مقایسه می شود. علاوه بر این با استفاده از یک نامساوی ریاضی دیگر، کران بالای جدیدی برای ظرفیت کانال های نوری فضای آزاد با نویز گوسی وابسته به سیگنال ورودی به دست می آوریم. در این کار با تقریب هایی، توزیع ورودی بهینه از طریق یک معادله ی درجه ی سه به دست آمده و نتایج عددی این توزیع ها با کارهای دیگر مقایسه می-شود.