On the Performance of Terrestrial Free-Space Optical (FSO) Links under the Presence of Generalized Pointing Errors

En ambos grupos se han obtenido expresiones matemáticas en forma cerrada que permiten evaluar la capacidad en todo el rango de valores de SNR (Signal-to-Noise Ratio) en algunos casos y, en otros, solo ha sido posible obtener su comportamiento asintótico debido a la dificultad matemática que presentaba el análisis. A la luz de los resultados obtenidos, podemos concluir que los sistemas MISO FSO son probablemente la solución más interesante en comparación a los sistemas SIMO y MIMO FSO. Al mismo tiempo, los resultados obtenidos en comunicaciones cooperativas permiten concluir que los sistemas cooperativos basados en retransmisión DF son capaces de aumentar la capacidad e incluso mejorar a la capacidad obtenida por un sistema basado en diversidad espacial para determinadas posiciones del nodo retransmisor. En el caso de las contribuciones realizadas en el modelado de errores por desapuntamiento generalizado, los cuales siguen una distribución Beckmann, podemos destacar la aproximación propuesta en esta tesis que nos permite incluir de una forma eficiente y sencilla dichos errores por desapuntamiento al análisis de prestaciones de cualquier sistema de comunicaciones FSO. La herramienta propuesta es válida para analizar cualquier sistema FSO en términos de BER y probabilidad de outage y nos permite detectar qué efecto es dominante, es decir, si la turbulencia atmosférica o los errores por desapuntamiento. El efecto de la correlación también ha sido contemplado, concluyendo que no puede ser ignorado.Los sistemas de comunicaciones ópticas en espacio libre (FSO, Free-Space Optical) para aplicaciones terrestres se presentan en la actualidad como una solución muy interesante para solventar el importante reto provocado por la escasez del espectro RF (Radio-Frequency) disponible. Además, los sistemas FSO se configuran como una seria alternativa frente a otras tecnologías de acceso y transporte como los sistemas de RF debido a las altas tasas de señalización potencialmente muy superiores que se pueden conseguir. Estas ventajas, entre otras, han intensificado la investigación en estos sistemas en las últimas décadas. Por tanto, el análisis de sus prestaciones en términos de probabilidad de error de bit (BER, Bit Error-Rate), probabilidad de outage y capacidad ergódica es de interés relevante, siendo estas altamente afectadas por la turbulencia atmosférica, los errores por desapuntamiento entre transmisor y receptor así como por la niebla densa. En esta tesis, el análisis de las prestaciones de los sistemas FSO ha sido abordado, presentando novedosos resultados para la comunidad científica e investigadora. Dicho análisis de prestaciones se ha dividido en dos grandes áreas de investigación: análisis de la capacidad ergódica, y modelado de errores por desapuntamiento generalizado entre transmisor y receptor. Las contribuciones realizadas dentro del análisis de la capacidad ergódica están divididas en dos grupos: por un lado, el análisis de la capacidad de sistemas FSO avanzados basados en diversidad espacial tales como los sistemas MISO (Multiple-Input/Single-Output), SIMO (Single-Input/Multiple-Output) y MIMO(Multiple-Input/Multiple-Output) FSO; por otro lado, el análisis de la capacidad de sistemas cooperativos basados en retransmisión DF (Detect-and-Forward)

On the Performance of MIMO FSO Communications over Double Generalized Gamma Fading Channels

A major performance degrading factor in free space optical communication (FSO) systems is atmospheric turbulence. Spatial diversity techniques provide a promising approach to mitigate turbulence-induced fading. In this paper, we study the error rate performance of FSO links with spatial diversity over atmospheric turbulence channels described by the Double Generalized Gamma distribution which is a new generic statistical model covering all turbulence conditions. We assume intensity modulation/direct detection with on-off keying and present the BER performance of single-input multiple-output (SIMO), multiple-input single-output (MISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) FSO systems over this new channel model.Comment: 6 Pages, 4 figure, IEEE ICC conference 201

On the Performance of Millimeter Wave-based RF-FSO Links with HARQ Feedback

This paper studies the performance of hybrid radio-frequency (RF) and free-space optical (FSO) links in the cases with and without hybrid automatic repeat request (HARQ). Considering millimeter wave (mmwave) characteristics in the RF link and pointing errors in the FSO link, we derive closed-form expressions for the message decoding probabilities as well as the throughput and the outage probability of the RF-FSO setups. We also evaluate the effect of various parameters such as power amplifiers efficiency, different transmission techniques in the FSO link, pointing errors in the FSO link as well as different coherence times/symbol rates of the RF and the FSO links on the throughput and outage probability. The results show the efficiency of the RF-FSO links in different conditions. Moreover, the HARQ can effectively improve the outage probability/energy efficiency, and compensate the effect of hardware impairments in RF-FSO links.Comment: Under review in PIMRC'201