Resumen de Enlaces ópticos no guiados con técnicas de diversidad en canal atmosférico afectado por turbulencias
El núcleo central de esta Tesis ha sido el estudio y modelado del fenómeno físico de la turbulencia atmosférica y su impacto sobre toda señal óptica que se propague desde un transmisor hasta un receptor en un ambiente atmosférico. Como en la atmósfera se van a producir condiciones que favorecen el intercambio de masas de aire a distintas temperaturas, se van a formar un conjunto de células turbulentas distribuidas por todo el vano de propagación, cuya existencia provoca fluctuaciones en la irradiancia de la señal óptica captada por un receptor. Este fenómeno se conoce como centelleo atmosférico y consigue degradar de forma notable las prestaciones que se pueden extraer del sistema. Con el objetivo de modelar esas fluctuaciones de irradiancia, se ha tomado como punto de partida todo el trabajo desarrollado por Kolmogorov en la primera mitad de siglo, se ha aproximado dicho espectro atmosférico por un perfil gaussiano y, retomando la filosofía de los modelos de Jakes y Clarke aplicados en radiofrecuencia, se consigue, finalmente, generar una secuencia de centelleo atmosférico que modela esas fluctuaciones de irradiancia entre un transmisor y un receptor. Sin embargo, cuando intervienen varios receptores en el sistema óptico, la peculiaridad del medio atmosférico turbulento exige una interrelación entre estadísticos temporales y estadísticos espaciales entre distintas secuencias de centelleo, efecto conocido como turbulencia congelada. Se propone modelar este efecto a partir de la implementación de un modelo autorregresivo cuyo núcleo central es un sistema de descomposición matricial alternativo basado en el algoritmo de Schur que permite analizar cualquier situación que se plantee. Además, en el caso en el que la matriz a factorizar presente autovalores negativos, se propone calcular su aproximante positivo para solventar tal problema. Por otra parte, se ha conseguido modelar el efecto de un tiempo de vida finito de las células turbulentas relacionándolo con un parámetro físico denominado tasa de disipación de la energía turbulenta. Así, se rompe, de forma controlada, la uniformidad derivada del esquema de turbulencia congelada mediante la inclusión de un modelo de estadísticos separables espacio-temporalmente, que finalmente permita que las secuencias de centelleo que se generen sigan manteniendo la relación espacial adecuada, pero rompiendo parcialmente su correlación temporal, tanto como indique la tasa de disipación de la energía turbulenta. Posteriormente, se ha constatado que la relación de potencia óptica de pico a promedio funciona en estos ambientes ópticos atmosféricos, como una adecuada figura de mérito que permite anticipar las prestaciones cualitativas que ofrece una técnica de señalización en comparación a otra. De esta forma, maximizando tal figura de mérito, se obtienen mejores prestaciones del sistema óptico, indicando una forma de actuar en el sistema para mejorar los resultados del mismo. Finalmente, se han elaborado algunos resultados analíticos para constatar el suelo de ruido en estos sistemas, obtenido por la presencia de un medio turbulento.
