Esquemas de Quantização para Sistemas OOK FSO

Abstract

Resumo-Este artigo considera sistemas de comunicação FSO (do inglês, "Free Space Optics") utilizando modulação OOK (do inglês, "On-Off Keying") e codificação de canal. O foco do artigo é uma aspecto prático de implementação destes sistemas: a escolha dos limiares de quantização na saída do demodulador. Assume-se que o receptor possui o conhecimento da CSI (do inglês, "Channel State Information"). Esquemas de quantização para sistemas FSO foram propostos anteriormente na literatura. A taxa de corte do canal discreto criado pela quantização foi utilizada como critério de comparação de desempenho. A taxa de corte aumenta com o aumento do número de níveis de quantização utilizados. Entretanto, mesmo um número elevado de níveis não é suficiente para se obter desempenho próximo ao de um esquema ideal não quantizado. Este artigo utiliza o conceito de taxa de corte generalizada GCR (do inglês, "Generalized Cutoff Rate") para escolher os limiares de quantização apropriados. Os resultados mostram agora que um número de níveis relativamente reduzido leva a um desempenho próximo ao de um esquema ideal não quantizado. Portanto, os esquemas propostos neste artigo apresentam ganhos consideráveis de desempenho quando comparados aos propostos anteriormente na literatura.Palavras-Chave-Sistemas OOK FSO , esquemas de quantização, taxa de corte, informação do estado de canal (CSI).Abstract-This paper considers Free Space Optic (FSO)) communication systems using On-Off Keying modulation and channel coding. The focus of the article is a practical aspect of the implementation of these systems: the choice of quantization thresholds at the output of the demodulator. It is assumed that the receiver has the knowledge of the Channel State Information. Quantization schemes for FSO systems have been proposed previously in the literature. The cut-off rate of the discrete channel created by the quantization was used as a performance comparison criterion. The cutoff rate increases with increasing number of quantization levels used. However, even a high number of levels is not enough to achieve performance close to that of an ideal non-quantized scheme. This paper uses the Generalized Cutoff Rate concept to choose the appropriate quantization thresholds. The results now show that a relatively small number of levels leads to performance close to that of an ideal nonquantized scheme. Therefore, the schemes proposed in this paper present considerable performance gains when compared to those previously proposed in the literature. Keywords-Coded OOK FSO systems, quantization schemes, cut-off rate, channel side information (CSI). I. INTRODUÇÃO Sistemas de comunicação FSO (do inglês, "Free Space Optics") são sistemas que utilizam o ar como meio de propagação das portadoras ópticas. São terrestres, ficam ao ar livre ("outdoor") e operam normalmente na faixa do infra-vermelho [1]. Como a propagação se dá através da atmosfera, efeitos de absorção, espalhamento e turbulência estão presentes e provocam desvanecimento do sinal recebido no receptor. Consideran...