Атмосферные оптические линии связи (АОЛС) используют передачу через атмосферу оптического излучения ближнего инфракрасного диапазона. В английском языке соответствующий термин free-space optics включает также передачу в космосе.  АОЛС используются для высокоскоростной связи между двумя фиксированными точками на расстояниях до нескольких километров – подключение базовых станций сетей сотовой связи, организация связи между объектами, где прокладка кабеля не возможна (промзоны, железные дороги и т.д.), временные каналы связи, каналы связи, не восприимчивые к внешним помехам и не создающие их,  уменьшение задержек по сравнению с кабельными линиями, квантовое распределение ключей и др. АОЛС имеют широкий спектр преимуществ, таких как высокая скорость передачи данных, информационная безопасность, низкое энергопотребление, отсутствие помех другим каналам беспроводной связи. Атмосферные линии связи со скоростью передачи 10 Гбит/с находятся в коммерческом использовании, а экспериментальные линии конкурируют по скорости с волоконно-оптическими. Однако технология АОЛС ограничена влиянием атмосферной турбулентности и различных погодных условий, таких как дождь, дым, туман, снег и т. д.

Для передачи сигнала часто используется позиционно-импульсная модуляция (Pulse-Position Modulation – PPM). При классическом способе формирования сигналов с PPM символьный интервал [0; T] разбивается на L подынтервалов (слотов) длительностью t каждый. Передаче l-го символа соответствует передача импульса с временным положением (l – 1) t.

Еще более высокой энергетической эффективностью обладает многоимпульсная позиционно-импульсная модуляция (Multipulse Pulse-Position Modulation – MPPM), которая имеет преимущества по сравнению с классической PPM в уменьшенном отношении пиковой мощности к средней и повышает спектральную эффективность. При таком подходе передаётся уже не один, а K импульсов в течение тех же L слотов.

Главная проблема АОЛС состоит в том, что флуктуации интенсивности принимаемого сигнала, вызванные атмосферной турбулентностью, могут привести к значительному снижению производительности и отказу системы. Естественным решением проблемы является помехоустойчивое кодирование, например, сверточные коды и турбокоды, код Рида-Соломона. Но эти коды имеют исправляющую способность, недостаточную для сложных атмосферных условий. Более высокую помехоустойчивость обеспечивает голографическое кодирование.

Для оценки устойчивости канала АОЛС с голографическим кодированием проведено моделирование в среде Matlab. Атмосферная турбулентность моделировалась путем наложения с помощью встроенной в Matlab функции wgn на сигнал H_O(j) белого шума с заданной мощностью, а также путем удаления части передаваемого цифрового массива.

В процессе моделирования задавалось число разрядов k (в диапазоне от 4 до 12) двоичного блока данных, передаваемого по каналу АОЛС, и тем самым определялась количество слотов в символьном интервале L=2^k. Проводился синтез голограммы H_O(j) единичной амплитуды, на нее накладывался белый шум регулируемой мощности от -20 дБм до 10 дБм. Затем проводилось восстановление передаваемого блока данных по искаженной шумом голограмме и определялось наличие или отсутствие ошибки в восстановленном сигнале. Количество испытаний выбиралось достаточным для получения устойчивой оценки вероятности ошибки. Для сравнения проводилась оценка вероятности ошибки при передаче PPM-сигнала без кодирования с той же длиной символьного интервала и при той же мощности шума. На рис. 1 приведены зависимости вероятности ошибки от мощности шума при передаче информации без кодирования и с кодированием, полученные для символьного интервала, содержащего L=256 слотов.

Полученные данные свидетельствуют о том, что использование кодирования приводит к повышению помехоустойчивости и снижению вероятности ошибки в приемнике и дает эффект, эквивалентный эффекту, возникающему при повышении мощности передатчика. На рис. 2 приведена зависимость создаваемого эквивалента запаса мощности передатчика от длины символьного интервала, определяемой числом разрядов входного блока данных, при постоянной вероятности ошибки, равной 10^-3. Из графика видно, что при k=9 (символьный интервал разбит на 512 слотов) образуется 100-кратный запас по мощности. Этот запас можно использовать как для увеличения дальности связи, так и для повышения надежности канала связи. Например, при L=256 слотов в символьном интервале при отсутствии кодирования для обеспечения вероятности ошибки не более 10^-6 мощность шума в канале должна быть не более -18 дБм. При использовании кодирования вероятность ошибки 10^-6 обеспечивается при мощности шума -1 дБм, т.е. в 50 раз большей.

Большим преимуществом позиционного кодирования является тот факт, что информационная избыточность, необходимая для помехоустойчивого кодирования, создается внутри символьного интервала и не изменяет частоты следования символов, то есть не уменьшает скорость передачи информации. Во всех непозиционных кодах введение избыточности приводит к уменьшению скорости кода.

Таким образом, рассмотренный способ передачи цифровой информации по атмосферному каналу построен на совместном использовании позиционно-импульсной модуляции и позиционного голографического кодирования. При этом кодирование происходит внутри символьного интервала и может рассматриваться как составная часть многоимпульсной позиционно-импульсной модуляции MPPM. Соответственно можно говорить об этой схеме как о голографической MPPM – HMPPM.

Если в используемой аппаратуре АОЛС отсутствует возможность перехода к MPPM, голографическое кодирование может быть применено к информации, поступающей на вход АОЛС. В этом случае информационная избыточность вводится до АОЛС, в результате по атмосферному каналу передается больший объем данных и скорость передачи полезной информации уменьшается. Но все преимущества по помехоустойчивости и эквиваленту повышения мощности остаются.