The reliability and efficiency of free space optics (FSO) systems is significantly degraded by attenuation caused by different climate conditions and atmospheric turbulence. In this work, an FSO transmission system with high-speed transmission capability is proposed by deploying orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) to mitigate channel fading effects. Further, we propose the hybridization of polarization division multiplexing (PDM) with CO-OFDM to improve the system capacity. We perform the bit error rate (BER) and optical signal to noise ratio (OSNR) comparative analysis of multi-level quadrature amplitude modulation (QAM) schemes, i.e., 4-QAM, 16-QAM, 32-QAM, and 64-QAM at 100, 120, 360, and 480 Gbps transmission rates, respectively. The obtained results reveal that the 4-QAM modulation scheme achieves the highest transmission range and the least OSNR requirement. In terms of spectral efficiency, 64-QAM shows the best performance. Also, the impact of different climate conditions on the system performance has been investigated. Through simulations, we demonstrate a successful transmission of 100 Gbps 4-QAM information at 15 km. Furthermore, we numerically investigated the increasing scintillation effect on the BER system performance. The proposed system not only reduces the channel fading but also improves the information rate and maximum transmission distance. The reported work can be considered for future FSO systems even in adverse climate conditions.

由于不同的气候条件和大气湍流引起的衰减，自由空间光学（FSO）系统的可靠性和效率大大降低。在这项工作中，通过部署正交频分复用（OFDM）来减轻信道衰落效应，提出了一种具有高速传输能力的FSO传输系统。此外，我们提出了极化分复用（PDM）与CO-OFDM的混合以提高系统容量。我们对多级正交幅度调制（QAM）方案（即4-QAM，16-QAM，32-QAM和64-QAM）进行误码率（BER）和光信噪比（OSNR）比较分析分别以100、120、360和480 Gbps的传输速率传输。获得的结果表明，4-QAM调制方案实现了最高的传输范围和最低的OSNR要求。在频谱效率方面，64-QAM表现出最佳性能。此外，还研究了不同气候条件对系统性能的影响。通过仿真，我们演示了在15 km处成功传输100 Gbps 4-QAM信息的过程。此外，我们在数值上研究了闪烁对BER系统性能的增加的影响。所提出的系统不仅减少了信道衰落，而且提高了信息速率和最大传输距离。即使在不利的气候条件下，也可以考虑将报告的工作用于未来的FSO系统。已经研究了不同气候条件对系统性能的影响。通过仿真，我们演示了在15 km处成功传输100 Gbps 4-QAM信息的过程。此外，我们在数值上研究了闪烁对BER系统性能的增加的影响。所提出的系统不仅减少了信道衰落，而且提高了信息速率和最大传输距离。即使在不利的气候条件下，也可以考虑将报告的工作用于未来的FSO系统。研究了不同气候条件对系统性能的影响。通过仿真，我们演示了在15 km处成功传输100 Gbps 4-QAM信息的过程。此外，我们在数值上研究了闪烁对BER系统性能的增加的影响。所提出的系统不仅减少了信道衰落，而且提高了信息速率和最大传输距离。即使在不利的气候条件下，也可以考虑将报告的工作用于未来的FSO系统。所提出的系统不仅减少了信道衰落，而且提高了信息速率和最大传输距离。即使在不利的气候条件下，也可以考虑将报告的工作用于未来的FSO系统。所提出的系统不仅减少了信道衰落，而且提高了信息速率和最大传输距离。即使在不利的气候条件下，也可以考虑将报告的工作用于未来的FSO系统。