زيادة كفاءة أنظمة الاتصالات البصرية في الفضاء الحر باستخدام الشبكات العصبية

الملخص

تُقلل الظروف الجوية، كالغبار والمطر والضباب، بشكل كبير من قوة الليزر المُستخدم لنقل الإشارات الضوئية، وذلك بتغيير خصائص انتشار مسار الضوء. ويؤثر هذا التدهور على موثوقية وجودة أنظمة الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر. يهدف هذا البحث في المقام الأول إلى تطوير حل بسيط وذكي لتعويض هذا التوهين الجوي باستخدام شبكة عصبية اصطناعية (ANN) ثنائية الطبقات. وخلافًا للأنظمة التقليدية التي تعتمد على آليات تعويض ضوئية معقدة، يوفر النهج المقترح القائم على الشبكات العصبية الاصطناعية (ANN) بديلاً فعالاً وأقل استهلاكًا للمعدات.

تتضمن العملية محاكاة ظروف اضطراب مُختلفة باستخدام MATLAB لمحاكاة سلوك قنوات الفضاء الحر الحقيقية. وتُنتج تجربة مستويات توهين مُختلفة في ظروف الغبار والمطر والضباب مجموعة بيانات. تُستخدم هذه البيانات بعد ذلك لتدريب الشبكة العصبية واختبارها، والتي تتعلم التنبؤ بكمية طاقة الليزر اللازمة للحفاظ على سلامة الإشارة وتحسينها. يستخدم برنامج المحاكاة طولًا موجيًا يبلغ 1550 نانومترًا ومعامل قدرة 10 ديسيبل لضمان دقة النمذجة. تتضمن الافتراضات الرئيسية قدرة الشبكة على تعميم أنماط التوهين واستعادة أفضل طاقة للنقل.