Tesis doctoral de Ricardo Alfonso Barrios Porras
Actualmente el área de las comunicaciones ópticas no guiadas en espacio libre (fso, por sus siglas en inglés) se proyecta como una tecnología prometedora para superar la escasez de ancho de banda, en el sector de servicios inalámbricos. Hoy día la tecnología de radiofrecuencias (rf) lucha por mantenerse a la par de la creciente demanda generada por servicios de banda ancha. Además, mientras el número de usuarios aumenta, el espectro de rf está tan copado que casi no existe espacio para acomodar nuevos servicios, con los inconvenientes de restricción en ancho de banda, la asignación de frecuencias y los costes de licencia. Las comunicaciones fso ofrecen claras ventajas respecto a otras alternativas inalámbricas como haces más directivos, y por ende más seguros, ancho de banda virtualmente ilimitado y la no existencia de políticas de regulación de espectro óptico. Por otro lado, en el sector espacial la tecnología fso es cada vez más atractiva dados lo menores requerimientos de peso y consumo de potencia –comparada con rf. el mayor inconveniente en la implementación de enlaces inalámbricos basados en tecnología fso es la perturbación de la onda óptica en su propagación a través de la atmósfera. De los muchos efectos producidos el más destacable es la escintilación, que no es más que las fluctuaciones aleatorias de la irradiancia (intensidad óptica) del haz láser, y es cuantificado mediante el índice de escintilación (ie). El análisis estadístico de las fluctuaciones de la irradiancia es caracterizado por la función de densidad de probabilidad (fdp), de la cual se pueden obtener otros estadísticos para determinar la viabilidad del enlace tal como la probabilidad de desvanecimiento (pd) y la rata de error de bit (ber). Actualmente los dos modelos para la irradiancia más extendidos en la literatura son la fdp lognormal (ln) y gamma-gamma (gg). Aunque ambos modelos se ajustan a los datos reales en casi todos los escenarios, ninguno de ellos es capaz de representar las fdp de la irradiancia bajo todas las condiciones de turbulencia atmosférica cuando se utilizan receptores con aperturas finitas. Es preciso señalar que en algunos casos ni el modelo ln ni el gg parecen representar correctamente los datos de irradiancia. en el trabajo realizado en esta tesis se propone un nuevo modelo para las fluctuaciones de la irradiancia en enlaces fso bajo la influencia de turbulencia atmosférica, dando como resultado la fdp weibull exponenciada (we). Se elabora un modelo de propagación para la nueva fdp y se presentan varios escenarios de prueba en los regímenes de turbulencia débil a fuerte –incluyendo simulaciones numéricas y datos experimentales– para determinar su idoneidad para modelar la irradiancia en enlaces fso. Se empleó un método semi-heurístico para encontrar unas expresiones que relacionan los parámetros de la fdp we directamente con parámetros atmosféricos (usando el ie). Tales expresiones mostraron un ajuste satisfactorio a las curvas de fdp obtenidas de datos reales de irradiancia. Asimismo, para todos los escenarios probados una curva con el mejor ajuste es calculada, en términos del error cuadrático medio, presentando siempre un ajuste excelente a los datos. El nuevo modelo es comparado con las fdp ln y gg demostrando que es capaz de realizar las mismas predicciones y, en algunos casos, incluso mejorárlas. Por otra parte, se han obtenido nuevas expresiones analíticas cerradas para el cálculo de la ber para sistemas modulación de intesidad y detección directa (im/dd) con modulación ook. Finalmente, la fdp we ha sido probada como válida para haces láser coherentes y parcialmente coherentes. los resultados obtenidos en esta tesis sugieren que la distribución we presenta el mejor ajuste a los datos de diferentes escenarios, así, la fdp we se presenta como una excelente alternativa para modelar las fluctuaciones de la irradiancia bajo todas las condiciones de turbulencia atmosférica en la presencia de promediado por apertura.
Datos académicos de la tesis doctoral «Exponentiated weibull fading channel model in free-space optical communications under atmospheric turbulence«
- Título de la tesis: Exponentiated weibull fading channel model in free-space optical communications under atmospheric turbulence
- Autor: Ricardo Alfonso Barrios Porras
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 17/05/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Víctor Federico Dios Otín
- Tribunal
- Presidente del tribunal: adolfo Comeron tejero
- dirk Giggenbach (vocal)
- (vocal)
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