Investigation of Underwater Wireless Optical Communication Monte Carlo Channel Capacity for Various Environments and System Parameters


Mahmutoğlu Y., Albayrak C. , Türk K.

El-Cezerî Journal of Science and Engineering (ECJSE), vol.8, no.2, pp.567-581, 2021 (National Refreed University Journal)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 8 Issue: 2
  • Publication Date: 2021
  • Doi Number: 10.31202/ecjse.842290
  • Title of Journal : El-Cezerî Journal of Science and Engineering (ECJSE)
  • Page Numbers: pp.567-581

Abstract

Okyanuslara olan ilginin gün geçtikçe artması, bu alanda yapılan ve sualtı kablosuz haberleşme sistemlerinin sıklıkla kullanıldığı bilimsel, ticari ve askeri ağırlıklı çalışmaları da artırmaktadır. Literatürde, sualtında kablosuz olarak senkron ve yüksek hızlı veri aktarımı ancak optik sistemlerle yapılabilmektedir. Sualtı ortamının optik dalgalar üzerindeki bozucu etkileri, sualtı kablosuz optik haberleşme (UWOC) sistemlerinin haberleşme mesafesini ve hızını önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle, güvenilir UWOC sistemlerinin tasarlanabilmesi için farklı sualtı ortamlarının UWOC sistemleri üzerindeki etkilerinin detaylı bir şekilde incelenmesi ve bu incelemelerin de gerçekçi bir kanal modeli üzerinden yapılması önem arz etmektedir. Bu çalışmada, yaklaşık kanal modelleri yerine, sağladığı yüksek doğruluk ve hassasiyeti ile literatürde kabul görmüş olan Monte Carlo yaklaşımlı UWOC kanal modeli kullanılmış olup, UWOC sistemleri için önemli tasarım parametreleri olan vericinin ışını yayma açısı, alıcının açıklık çapı parametrelerinin tipik bir UWOC sistemi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan incelemelerde, literatürde sıklıkla karşılaştırma amacıyla kullanılan temiz okyanus suyu, kıyı okyanus suyu ve liman suyu olmak üzere üç farklı sualtı ortamı dikkate alınmış olup, her sualtı ortamı için kanal dürtü yanıtları, sinyal gürültü oranı ve kanal kapasitesi dağılımları sunulmuş ve yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlar ile tipik bir UWOC sisteminin haberleşme hızı ve mesafe sınırları belirlenmiş olup, farklı sualtı ortamlarında ve parametre değerlerinde kullanılabilecek UWOC sistemleri için bir öngörü sağlanmıştır.