信號處理算法改善了自由空間光學測試中的湍流

信號處理算法改善了自由空間光學測試中的湍流

阿斯頓大學的研究人員發現，優化光束有助於解決自由空間光通信中的大氣湍流問題
*試驗中使用了連續幹擾抵消算法
研究使高速FSO通信更接近現實
研究表明，新的信號處理算法有助於減輕自由空間光學實驗中湍流的影響，有可能使「自由空間」互聯網更接近現實。

來自阿斯頓大學阿斯頓光子技術研究所和格拉斯哥大學的研究團隊使用了商用光子燈籠、商用應答器和空間光調製器來模擬湍流。通過應用連續幹擾抵消數字信號處理算法，他們取得了創紀錄的結果。

該研究結果發表在IEEE光波技術雜誌上。
自由空間光學技術通過我們周圍的空氣(稱為「自由空間」)以光的形式無線傳輸數據，用於電信或計算機網絡。由於自由空間光通信不需要昂貴的光纖電纜鋪設，它被視為一項令人興奮的發展，可以將通信帶到現有基礎設施有限的地方。

但由於數據是以光脈沖的形式發送的，天氣狀況可能會造成問題。明亮的晴天或濃霧會使光束衍射或閃爍，產生湍流，導致數據丟失。

研究人員使用一種所謂的光子燈，利用不同空間形狀的光束同時傳輸多個數據信號。湍流會改變光束的形狀，如果只有一個簡單的形狀被傳輸和檢測到，通常會失去信號，但通過使用第二個燈籠檢測這些形狀的光，接收器可以收集更多的光，原始數據可以被解讀。這種技術被稱為多輸入多輸出(MIMO)數字信號處理，可以極大地減少大氣對接收數據質量的影響。

阿斯頓大學的安德魯·埃利斯教授說:「使用一束光，當一束光傳輸時，類似於炎熱的晴天的湍流會破壞50%的信號。通過通過相同的望遠鏡傳輸不同形狀的多個波束並檢測不同形狀，我們不僅將可用性提高到99%以上，還將容量提高到500 Gbit/s以上，或超過500個超高速純光纖寬帶鏈路。」

目前，南非正在開展一個研究FSO技術在現實世界中的應用的項目，來自阿斯頓大學和格拉斯哥大學的研究人員正在與約翰內斯堡的金山大學合作，試圖為生活在非正式定居點的社區和貧困地區的學校提供互聯網接入。

「光纖前光纖」項目旨在提供純光纖連接的互聯網性能，而無需安裝電纜。它使用自由空間光通信系統，可以連接到遠程站點，使用無線光通信線路的站點信號連接到較富裕的郊區附近的光纖源。
埃利斯教授說:「我們在這個項目中的作用是研究自由空間光學技術對學生的影響和教育效益，他們最終將能夠訪問互聯網。」