Análisis estadístico avanzado de sistemas de comunicaciones ópticas atmosféricas

Resumen

Los sistemas de comunicaciones ópticas en espacio libre (FSO, Free-Space Optical) están teniendo gran interés debido a las ventajas que presentan, como son gran ancho de banda de transmisión, facilidad de diseño y despliegue, y resolución del problema de la escasez del espectro de RF (Radio-Frecuency). Para ello es necesario realizar un análisis de sus prestaciones en términos de capacidad ergódica, probabilidad y tasa de bloqueo, y probabilidad de error de bits. En esta tesis se presentan novedosos resultados parámetros de caracterización de estos sistemas. La señal óptica que se propaga por un canal óptico atmosférico se ve afectada por fluctuaciones tanto de intensidad como de fase debidas a variaciones del índice de refracción. Las fluctuaciones de la intensidad óptica recibida se denomina centelleo. En este punto, el principal esfuerzo de investigación se basa especialmente en evitar los efectos nocivos del centelleo que pueden producir una severa degradación del rendimiento del enlace. En este sentido, se han propuesto diferentes modelos matemáticos para describir el modelo de la función de densidad de probabilidad (PDF) de la irradiancia recibida. Hace unos años se propuso una distribución estadística unificadora, el modelo Málaga o M , incluyendo las distribuciones anteriores como casos particulares del modelo M. Todas las prestaciones de la distribución M se obtienen asumiendo que el parámetro de pequeña escala es un número natural, debido a la implicación de utilizar un sumatorio infinito en el caso generalizado. En esta tesis se presenta una reformulación de la distribución Málaga. El comportamiento del canal óptico atmosférico se forma en este caso como una superposición del número finito de subcanales distribuidos K generalizada, controlados por una distribución discreta binomial negativa dependiente de los parámetros de turbulencia. También se incluye un método novedoso para truncar la suma infinita en una finita basado en un ajuste hiperexponencial, permitiendo el análisis del canal AOC con valores reales del parámetro de pequeña escala, proporcionando así una mayor adaptabilidad. Como conclusión se puede decir que se obtienen nuevas expresiones completamente precisas para la capacidad ergódica, la probabilidad de interrupción y la tasa de interrupción del sistema como parámetros del sistema, y la BER condicional y la BER media como parámetros del canal. Además, los resultados numéricos muestran una coincidencia perfecta con nuestras expresiones analíticas derivadas. Durante el desarrollo de esta tesis se han publicado varios artículos en revistas de gran impacto, así como en congresos internacionales. Se he consultado una extensa bibliografía relativa a sistema de comunicaciones ópticas inalámbricas, propagación atmosférica y matemática estadística.