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Performance enhancement of LEO-to-ground FSO systems using All-optical HAP-based relaying

机译：使用基于HAP的全光中继提高LEO到地面FSO系统的性能

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In this paper, we propose to use all-optical high altitude platform (HAP)-based relaying technique to improve the performance of the free-space optical communication (FSO) system from a low-earth orbit (LEO) satellite to the ground station. Two all-optical relaying techniques are applied to HAP-based relay node including optical amplify-and-forward (OAF) and optical detect-amplify-and-forward (ODAF). A closed-form expression for bit error rate (BER) of the proposed relay-assisted LEO-to-ground FSO system under the effects of free space loss, path loss, and atmospheric turbulence is derived. We also carry out Monte-Carlo (M-C) simulation to verify the theoretical results in terms of BER and the quality of image transmission. The numerical results show that 28 dB power gain at BER of 10(-9) can be achieved thanks to the use of HAP-based relaying. Also, lower BER that results in better quality of restored images at the ground station is demonstrated in this paper. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.
机译：在本文中，我们建议使用基于全光学高空平台（HAP）的中继技术来提高从低地球轨道（LEO）卫星到地面站的自由空间光通信（FSO）系统的性能。两种全光中继技术应用于基于HAP的中继节点，包括光放大转发（OAF）和光检测放大转发（ODAF）。推导了在自由空间损耗，路径损耗和大气湍流影响下，拟议的中继辅助LEO到地面FSO系统的误码率（BER）的封闭形式。我们还进行了蒙特卡洛（M-C）仿真，以验证BER和图像传输质量方面的理论结果。数值结果表明，由于使用了基于HAP的中继，因此在BER为10（-9）时可以实现28 dB的功率增益。此外，本文还演示了较低的BER，可提高地面站恢复的图像的质量。 （C）2018 Elsevier B.V.保留所有权利。

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