Wireless Optical Communication Systems

سیستم‌های ارتباط نوری بی‌سیم به مشکل طراحی سیگنالینگ کارآمد می‌پردازند و پیوندی بین حوزه‌های تئوری ارتباط و طراحی مودم برای کانال شدت نوری خطی با دامنه محدود ارائه می‌دهند. موضوعات شامل دیدگاه تاریخی، اختلالات کانال، محدودیت‌های دامنه و ویژگی‌های اجزای اپتوالکترونیکی محبوب است. انواع توپولوژی کانال های نوری بی سیم همراه با بررسی و تجزیه و تحلیل تکنیک های سیگنالینگ امروزی به کار گرفته شده برای این کانال ها ارائه شده است. نویسنده یک چارچوب یکپارچه برای طراحی سیگنال ارائه می دهد که به محدودیت های کانال اجازه می دهد تا به صورت هندسی نمایش داده شوند و اجازه استفاده از اصول طراحی مودم از کانال های الکتریکی را می دهد. طرح های مدولاسیون با استفاده از فرمالیسم کدهای شبکه طراحی شده و یک فرآیند طراحی برای مجموعه های سیگنالینگ مشخص شده است.

استفاده از کانال‌های نوری بی‌سیم چند ورودی/چند خروجی (MIMO) برای بهبود کارایی طیفی پیوندها بررسی شده است. مسئله اصلی طراحی مودم مکانی-زمانی مشخص شده است و یک بهره مالتی پلکس مکانی کمی محاسبه می شود. مدولاسیون چندتنه گسسته فضایی جدید پیشنهاد شده است و ویژگی های منحصر به فرد مورد بحث قرار می گیرد. بر اساس اندازه‌گیری‌های روی یک نمونه آزمایشی، یک مدل کانال فرمول‌بندی می‌شود و یک طرح کدگذاری مکانی-زمانی قابل تحقق برای کمی کردن دستاوردهای عملکرد شبیه‌سازی می‌شود.

این جلد برای خوانندگان حرفه‌ای و آکادمیک که در طراحی مودم برای کانال‌های با شدت نوری بی‌سیم مشغول هستند، سازماندهی شده است. مطالب پس زمینه قابل توجهی هم در مورد ویژگی ها و هم در اصول ارتباطات اساسی ارائه شده است. سیستم های ارتباطی نوری بی سیم می توانند توسط فیزیکدانان و تجربیان به عنوان مقدمه ای برای طراحی سیگنالینگ و همچنین طراحان سیستم های ارتباطی استفاده شوند.

Wireless Optical Communication Systems addresses the problem of designing efficient signaling and provides a link between the areas of communication theory and modem design for amplitude constrained linear optical intensity channel. Topics include historical perspective, channel impairments, amplitude constraints and the characteristics of popular optoelectronic components. A variety of wireless optical channel topologies are presented along with a survey and analysis of present day signalling techniques employed for these channels. The author provides a unifying framework for signalling design which allows the channel constraints to be represented geometrically and permits the use of modem design principles from electrical channels. Modulation schemes are designed using the formalism of lattice codes and a design process for signalling sets is specified.

The use of multiple-input/multiple-output (MIMO) wireless optical channels to improve the spectral efficiency of links is explored. The basic spatio-temporal modem design problem is specified and a spatial multiplexing gain is quantified. New spatial discrete multitone modulation is proposed and the unique features are discussed. Based on measurements on an experimental prototype, a channel model is formulated and a realizable spatio-temporal coding scheme is simulated to quantify performance gains.

This volume is organized for professional and academic readers engaged in modem design for wireless optical intensity channels. Significant background material is presented on both the properties as well as on fundamental communications principles. Wireless Optical Communication Systems can be used by physicists and experimentalists as an introduction to signalling design as well as communication systems designers.