I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   38 ,   No .   2 Ma y   20 25 ,   p p .   865 ~ 8 7 5   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 38. i 2 . p p 865 - 8 7 5          865     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Perf o rma nce   ev a lua tion o trans d e rma l optica l wir el ess     co mm unica tion u sing  spa tial div ersity tech niques       Ra wa n Alm a j do ub a h 1 O ma H a s a n 2   1 D e p a r t me n t   o f   M e d i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   A l - A h l i y y a   A mm a n   U n i v e r si t y ,   A mm a n ,   Jo r d a n   2 D e p a r t me n t   o f   C o mm u n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   K i n g   A b d u l l a h   I I   f o r   En g i n e e r i n g ,   P r i n c e ss S u m a y a   U n i v e r si t y   f o r   Te c h n o l o g y ,     A mm a n ,   J o r d a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   30 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct   24 202 4   Acc ep ted   No v   10 2 0 2 4       Ac ti v e   m e d ica imp lan ts  a n d   o t h e c o n tem p o ra ry   m e d ica a p p li c a ti o n n e e d   a   d e p e n d a b le,  h i g h - sp e e d   c o m m u n ica ti o n   c h a n n e b e twe e n   e x tern a a n d   in tern a tra n sc e iv e rs.  Op ti c a wi re les c o m m u n ica ti o n h a v e   d e m o n stra ted   a d v a n tag e o v e wid e l y   u se d   ra d io   fre q u e n c y   tec h n o lo g y   in   ter m o f   d a ta   sp e e d s,  b a n d wi d th   a b u n d a n c e ,   a n d   imm u n i ty   t o   in terfe re n c e .   Re g re tfu ll y ,   th is  a d v a n tag e   imp li e strict  a li g n m e n re q u irem e n ts  fo b o th   se n d i n g   a n d   re c e iv in g   e n d s.  T h is  stu d y   f o c u se o n   th e   e ffe c ts  o u sin g   m u lt ip le   tran sm it ters   o r   re c e iv e rs  u n d e r   th e   in f lu e n c e   o f   p o in ti n g   e rr o o n   t h e   tran sc u tan e o u li n k ' o v e ra ll   p e rfo rm a n c e   m e a su re d   b y   th e   o u tag e   p ro b a b il it y   a n d   o u tag e   ra te.  S p a t ial  d i v e rsity   tec h n iq u e h a v e   d e m o n stra ted   th e ir  v iab il i ty   in   i n c re a sin g   t h e   li n k ' re li a b il it y   in   fre e   sp a c e   o p ti c a l   c o m m u n ica ti o n s.  Th is  d r iv e th e   in v e stig a ti o n   o imp r o v e m e n tr a n sd e rm a c o m m u n ica ti o n   sy ste m   b y   a d d in g   n u m e ro u t ra n sm it ters   o r   re c e iv e rs.  Va rio u m isa li g n m e n se v e rit ies   a re   u se d   to   re p re se n d iffere n t   o p e ra ti n g   c ircu m sta n c e s,  a n d   th e se   a n a ly se re su lt   in   e x p li c it   c lo se d - f o rm   fo r m u las   fo th e   re lev a n t   m e tri c s.  Th e   fi n d i n g c lea rly   sh o t h e   b e n e fit s   o e m p lo y i n g   m u lt ip le   tran sm it ters   a n d   re c e iv e rs  o n   t h e   li n k ' o u tag e   p e rfo r m a n c e s.  n o tab le  imp ro v e m e n in   th e   a v e r a g e   sig n a l - to - n o ise   ra ti o   v a l u e fo th e   o u tag e   p ro b a b il it y   a n d   o u tag e   ra t e   c o m p a re d   to   th e   si n g le  i n p u si n g le  o u tp u t   se tu p   wa a c h iev e d .   F u rth e r m o re ,   th e   t h e o re ti c a c o n c lu sio n a re   su b se q u e n tl y   c o n f irme d   b y   M ATLAB - b a se d   M o n te - Ca rlo   sim u latio n   fo r   se v e ra in stru c ti v e   c a se s .   K ey w o r d s :   Ou tag p r o b ab ilit y   Ou tag r ate   Selectiv co m b in in g   Sin g le  in p u t sin g le  o u tp u t   T r an s d er m al   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R awa n   Alm ajd o u b ah   Dep ar tm en t o f   Me d ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g Al - Ah liy y Am m an   Un iv er s i ty   Am m an ,   1 9 3 2 8 ,   J o r d a n   E m ail:  r . alm ajd o u b ah @ am m a n u . ed u . jo         1.   I NT RO D UCT I O N   h ig h ly   ef f ec tiv o u t - b o d y /in - b o d y   co m m u n icatio n   in ter f ac is   r eq u ir ed   f o r   m o d er n   ac tiv m ed ical   im p lan ts   ( AM I ) .   AM I s   ar i n s tr u m en ts   th at  d iag n o s an d   t r ea p atien ts   s im u ltan eo u s ly .   T h ey   ca p t u r b o d ily   im p u ls es a n d   tr an s m it c o m m an d s   to   th h ea r t o r   th n e r v o u s   s y s tem ,   wh ich   in clu d es th b r ain ,   s p in e,   ea r ,   ey e ,   an d   o th er   b o d y   p ar ts   [ 1 ] T h er ef o r e,   f o r   th ese  im p lan ts   to   f u n ctio n   well  in   r an g o f   ap p l icatio n s ,   th ey   n ee d   to   h av e   h ig h   d ata  r ates  a n d   p r o v en   r eliab ilit y Am o n g   th es ap p licatio n s   a r c o r tical  im p lan ts   at  th e   b r ain   in ter f ac e,   c o ch lear   im p lan ts ,   p ac em ak e r s ,   an d   r etin al  i m p lan ts Fo r   th p u r p o s o f   m ee tin g   th e   s tr ict  r eq u ir em e n ts   o f   b a n d w id th   ab u n d an ce ,   d ata  s p ee d s ,   a n d   in te r f er en ce   im m u n ity ,   t r an s d er m al  o p tical    wir eless   ( T O W )   co m m u n icatio n   r ep lace s   th co n v e n tio n al   an d   cu r r e n tly   em p lo y ed   r ad io   f r eq u e n cy   ( R F)   tech n o lo g y   [ 2 ] [ 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   2 May   20 25 8 6 5 - 8 7 5   866   T h d ep lo y m en o f   T OW   tech n o lo g y   is   s ev er ely   lim ited   b y   s ev er al  f ac to r s   th at  n eg ativ ely   af f ec its   p er f o r m an ce ,   p r im a r ily   d u to   th s k in 's  in h e r en ch ar ac ter is tics   an d   v ar iab le  n atu r as  tr an s m i s s io n   m ed iu m .   Sk i n   is   an   i n tr icate   o r g an ,   m u lti - lay e r ,   h i g h ly   a n - is o tr o p ic  b io lo g ical  en tity   wit h   m an y   s tr u ctu r al   co m p o n en ts .   All  o f   th e   s k in ' s   s tr u ctu r al  elem en ts   r e f lect,   s ca tter ,   an d   ab s o r b   lig h t   wh en   it  s tr ik es  th em ,   wh ic h   ar in f lu en ce d   b y   v ar io u s   co n d itio n s   an d   f ea tu r es  [ 5 ] .   C o n s eq u en tly ,   th er is   lar g lo s s   o f   o p tical  s ig n al   p o wer ,   r esu ltin g   in   s p atially   ex p an d e d   p o wer   d is tr ib u tio n   at  th r ec eiv er ,   as  r ep o r ted   in   [ 6 ] W h en   th e   em itter   an d   d etec to r   ar alig n ed ,   o n ly   1 0 to   3 0 o f   in ci d en o p tical  r ad iatio n   p ass es  t h r o u g h   ty p ical  s k in   th ick n ess   ( 2   to   6   m m ) ,   wh ich   is   wh y   s k in - in d u ce d   atten u atio n   r em ai n s   s ig n if ican is s u in   T OW   co m m u n ica tio n   ev en   with   th e   m ax im u m   tis s u tr an s m ittan ce   ( wav elen g th s   b etwe en   8 0 0   an d   1 3 0 0   n m )   [ 7 ] [ 9 ] .   W h en   o n tak es  in to   ac c o u n th p o in tin g   er r o r s   r esu ltin g   f r o in ev itab le  d ev iatio n s   o f   th tr an s m itter   an d   r ec eiv er   ter m in als ,   wh ich   ar m ajo r   ca u s f o r   c o n ce r n   in   b o th   T OW   an d   wid er   f r ee   s p ac o p tical  ( FS O)   co m m u n icatio n ,   th a v ailab ilit y   an d   p er f o r m an ce   o f   T OW   tr an s m is s io n s   ar f u r th er   co m p r o m is ed   [ 1 0 ] [ 1 6 ] .     Desp ite  th ad v an ce m en ts   i n   co m m u n icatio n ,   th er e   ar e   s till   s ig n if ican r esear ch   c h allen g es  in   en h an cin g   co m m u n icatio n   with   im p lan tab le  m e d ical  d ev i ce s   ( I MD s ) .   T h ese  in cl u d e   p o wer   lo s s ,   f ad i n g   ca u s ed   b y   m is alig n m en t,  a n d   th r e q u ir em e n f o r   ex tr e m ely   h ig h   d ata  r ates  at  t h s am tim [ 1 7 ] I n   s u m m ar y ,   a n   ex p er im en tal  v er if icatio n   o f   th v iab ilit y   o f   cr ea tin g   T OW   lin k ag es  h a s   b ee n   co n d u cted     in   [ 1 ] ,   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   [ 1 8 ]   Mo r s p ec if ically ,   in   [ 9 ] ,   d ata   r ates  o f   u p   to   1 6   Mb p s   wer e   a tt ain ed   with   a   s k in   t h ick n ess   o f   4   m m ,   a   b it  er r o r   r ate  ( B E R )   o f   o r d er   1 0 −9 ,   an d   2   m m   m is alig n m en b etwe en   th tr an s m itter   an d   r ec ep tio n   ter m in als,   all  wh ile  u s in g   1 0   m W   o f   p o wer .   T OW   lin k   th at  u s es  a s   litt le  as  1 . 1   m W   to   6 . 4   m W   o f   p o wer   an d   h as  a   B E R   o f   le s s   th an   1 ×1 0 −5 wh ile  tak in g   in to   ac co u n a   2   m m   m is alig n m en b etw ee n   ter m in als  was   d em o n s tr ated   in   [ 1 9 ]   ca n   s en d   d ata  at  5 0   M b p s   th r o u g h   2 6   m m   o f   ap p r o p r iately   th ick   tis s u e ,   b u in   [ 6 ]   in   v iv o   e x p er im e n ts   o n   s h ee p   u n d e r   a n esth esia  d em o n s tr at ed   d ata  t r an s m is s io n   at  1 0 0   Mb p s   with   B E R   b elo 2 ×1 0 an d   r e q u ir in g   o n ly   2 . 1   m W   o f   p o wer .   R eg ar d in g   p o in tin g   er r o r s   ( PEs),   m o s wo r k s   o n   T OW   co m m u n icatio n s   h av eith e r   wr itten   o f f   th is   ef f ec as  in s ig n if ican o r   h a v u s ed   d eter m in is tic  m o d els  to   d escr ib it,  wh ich   ar n o v er y   ap p r o p r iate  f o r   e x p lain in g   th ese  k in d s   o f   r an d o m   ir r a d ian ce   f ad es  ca u s e d   b y   m is alig n m en [ 1 ] ,   [ 6 ] ,   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   T h au th o r s   o f   r ec e n p a p er ,   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 6 ] ,   to o k   in t o   ac co u n th e   r an d o m   ch ar ac ter is tics   o f   T OW   lin k   an d   cr ea ted   clo s ed - f o r m   eq u a tio n s   f o r   th av er ag s ig n al - to - n o is r atio   ( SNR )   an d   its   o u tag e   ef f ec tiv e n ess ,   ex p r ess ed   in   ter m s   o f   th e   o u t ag p r o b ab ilit y   ( OP)   m etr ic.   As   d em o n s tr ated   i n   b asic  ter m s ,   PE s   ca n   s ig n if ic an tly   r ed u ce   T OW   p er f o r m a n ce   b y   o v er   1 0 %.   L ater   s tu d ie s   h av em p lo y ed   co m m o n l y   u s ed   m o d el  to   ac co u n f o r   th e   m is alig n m e n t' s   r an d o m   ch ar ac ter   ca u s e d   b y   t h r elativ m o v em en t   o f   th tr an s m itter   an d   r ec eiv er   te r m in als   in   o u td o o r   FS co m m u n icatio n   lin k s .   T h is   m o d el  co n s id er s   jitt er   b u d is r eg ar d s   t h n o n - ze r o   b o r esig h t   ( NZ B )   d is p lace m en t,  as  p r o p o s ed   i n   [ 1 2 ] .   I n   ac tu ality ,   J itt er   an d   b o r esig h f o r m   th t wo   p ar ts   o f   PE.   J itter   is   th r an d o m   o f f s et  o f   th b ea m ' s   c en ter   at  th d etec to r   p lan e,   wh er ea s   t h co n s tan d i s tan ce   b etwe en   th b ea m   an d   th ce n ter   o f   th d etec to r   is   ca lled   th b o r esig h t   [ 2 0 ] .   I n   o r d e r   to   o b tain   b etter   r esu lts ,   it  is   im p o r tan to   u s m o r u s ef u an d   co m p r eh e n s iv PE  m o d el   c alled   th NZ B   PE  m o d el.   T h is   m o d el  tak es  in to   co n s id er atio n   th im p ac o f   NZ B   er r o r s ,   b ea m   wid th ,   d etec to r   s ize,   an d   v ar io u s   jitt er s   f o r   t h elev atio n   an d   h o r izo n tal  d is p lace m en t.  I t   is   cr u cial   to   co n s id er   b o r esig h t   d is p lace m en at  th r ec eiv er   s id wh en   e m p lo y in g   m u ltip l d etec to r   ap er tu r es,  as  ea ch   laser   ca n   o n ly   b p r ec is ely   p o s itio n ed   with   ju s o n r ec eiv in g   ap e r tu r e.   T h er e f o r e,   th e r is   n atu r al  d is p lace m en o f   b o r esig h t   th at  is   in f lu en ce d   b y   th d is tan ce   b etwe en   th r ec eiv er   d ete cto r s ,   wh ich   is   d eter m in ed   b y   th s p ec if ic  d etec to r   ap er tu r a n d   its   alig n m en p o in [ 2 0 ] .    Div er s ity   tec h n iq u e ,   with   r elatio n   t o   wav elen g th ,   tim e,   o r   s p ac e,   to   en h an ce   co n v en tio n al  T OW 's  o u tag p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   OP  cr iter io n    in   h as  o n ly   r ec e n tly   b ee n   s h o wn   [ 1 5 ] .   B o th   th e   m is alig n m en t -   an d   atten u atio n - in d u ce d   f a d in g   e f f ec ts   with   NZ B ,   s h o wn   b y   th e   p r ec is e   B ec k m an n   d is tr ib u tio n   [ 2 0 ] [ 2 6 ] .   E s s en tially ,   d iv er s ity   is   th p r o ce s s   o f   tak in g   in to   ac co u n s ev er al  co p ies  o f   th s ig n als  th at  ar b ein g   p r o p ag ated   in   an   e f f o r to   s tr en g th en   th av ailab ilit y   an d   r es ilien ce   o f   th co m m u n icatio n   lin k   b y   o v er c o m in g   s u b p a r   tr an s m is s io n   m ed ia  co n d itio n s .   I is   p o s s ib le  to   ac h iev d iv er s ity   in   wav elen g t h ,   tim e ,   o r   s p ac e.   FS s y s tem   th at   tak es  s p a tial  d iv er s ity   in t o   ac c o u n t   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ]   u s es  s ev er al   tr an s m itter s   an d /o r   r ec eiv er s   lo ca ted   at  v ar io u s   lo ca tio n s   to   tr an s m it  an d   r ec eiv c o p ies  o f   th e   s am in f o r m atio n - b ea r i n g   s ig n al,   wh ich   im p r o v es  er r o r   p er f o r m a n ce .   An   FS s y s tem   u s es  a   s in g le  tr an s m itter - r ec eiv er   p air   u s in g   tim d i v er s ity   [ 2 9 ] [ 3 1 ] ,   o n ly   r e - tr an s m it tin g   th s ig n al  at  m u ltip le  tim e   s lo ts .   Ass u m in g   wav elen g th   d i v er s ity ,   an   FS s y s tem   em p l o y s   co m p o s ite  tr an s m itter ,   wh ic h   en a b les  s im u ltan eo u s   tr an s m is s io n   o f   m u ltip le  co p ies  o f   t h s am s ig n al  at  v ar io u s   wav elen g th s   t o   m u ltip le  r ec eiv e r s   [ 3 2 ] .   I is   ev id en th at  th r o u g h   d iv er s ity ,   s in g le  in p u t - s in g l o u tp u ( SISO)   FS lin k   ca n   b co n v er te d   in to   m u ltip le  in p u t - s in g le  o u tp u ( MI MO ) ,   s in g le  in p u t - m u ltip le   o u tp u ( SIM O) ,   o r   m u ltip le  i n p u t - s in g le  o u tp u ( MI SO)   FS s y s tem   th at  is   m o r er r o r - r ate  an d   av ailab ilit y - ef f icien t.  Fu r th er m o r e,   as  f ar   as  th wr iter s   ar awa r e,   o n ly   t h e   m o s s tr a ig h tf o r war d   on - o f f   k ey i n g   ( OOK)   m o d u latio n   co m b in ed   with   in ten s ity   m o d u latio n / d ir ec t d etec tio n   ( I M/DD )   f o r m s   h av b ee n   s tu d i ed   in   ea r lier   wo r k s   o n   T OW   co m m u n icatio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o tr a n s d erma l o p tica l wi r eles s   co mmu n ica tio n   u s in g     ( R a w a n   A lma jd o u b a h )   867   Ho wev er ,   th ese  f o r m ats  ar n o alwa y s   s u f f icien tly   ef f icien t.   B ec au s o f   its   s i m p licity ,   OOK  is   th e   m o s p o p u lar   m o d u latio n   s ch em in   th FS f ield n ev er th eless ,   wh en   it  o p er ates  in   f ad in g   co n d itio n s ,   th e   d etec to r   th r esh o ld   n ee d s   to   b ev alu ated   a n d   a d o p te d   ap p r o p r iately   b ased   o n   th f l u ctu a tin g   ch an n el  s tates.   Pu ls p o s itio n   m o d u la tio n   ( PP M) ,   wh ich   p er f o r m s   b etter   th a n   OOK  in   ter m s   o f   p o wer   e f f i cien cy ,   ca n   b u s ed   to   g et  ar o u n d   th is   d is ad v an tag [ 2 1 ] ,   [ 3 3 ] [ 3 5 ] .   I n s p ir e d   b y   th ese  f ac ts ,   m ajo r   in n o v at io n   in   th is   s tu d y   is   th e   esti m atio n   o f   th e   OP  an d   o u ta g r ate  ( OR )   o f   SIM an d   MI SO  T OW   s y s tem s   wh en   PEs  with   ze r o   b o r esig h t   ar co m b in ed   with   s k in - in d u c ed   atten u atio n .   T h is   s y s tem   m ay   u s I M/DD   m o d u latio n   in   ad d itio n   to   OOK I s h o u ld   b n o ted   th at  ea r lie r   p u b lis h ed   wo r k s   o n   f r eq u e n cy   d iv is io n   m u ltip lex in g   ( FS O)   h av ad d r ess ed   th e   im p air m en ts   o f   r a n d o m   atm o s p h er ic  ch a n n els,  s u ch   as  at m o s p h er ic  t u r b u le n ce - in d u ce d   s ig n al  f a d in g ,   b y   u tili zin g   r ec eiv er   d iv er s ity   i n   ter m s   o f   SIM co n f ig u r a tio n s   to   im p r o v a n   ex te r n a l,  ter r estrial  FS co m m u n icatio n   lin k ' s   ef f icien cy   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   [ 2 6 ] .   No n et h eless ,   cr u cial  d is tin ctio n   r eg a r d i n g   th tr a n s m is s io n   m ed iu m ' s   co m p o s itio n   ex is ts   f o r   T OW   lin k ,   wh ich   is   th e   s u b ject  o f   th is   s tu d y .   B io lo g ical  tis s u s er v es  as   th e   tr an s m is s io n   m e d iu m   in   th is   s tu d y   r at h er   t h an   th atm o s p h er e.   T h e   an aly ze d   c h an n el   i s   ac tu ally   th e   s k in ,   wh ich   is   f ar   m o r co m p lex   a n d   v ar ied   f o r   th o p tical  s ig n al  th an   th atm o s p h er is .   I n   s u m m ar y ,   wh ile  SIM an d   MI SO  tech n iq u es  with   I M / DD  h av also   b e en   ex p lo r e d   f o r   o u t d o o r   FS co m m u n icati o n s ,   th is   is   th f ir s in s tan ce   o f   th eir   ap p licatio n   in   b io m ed ical  an d   tr a n s d er m al   co m m u n icatio n   s y s tem s   u s in g   th s am m eth o d wh er th e   d em a n d s   f o r   e x tr e m ely   lo en er g y   c o n s u m p tio n   an d   m in i m al  b io l o g ical  ef f ec ts   m u s b f u lly   s atis f ied .   C o n s eq u en tly ,   th is   s tu d y   in v esti g ated   th e   IM / D SIM an d   MI SO  T OW   d esig n s   in   o r d e r   to   co u n ter ac th a d v er s im p ac t s   o f   th is   jo in im p ac t.  I n   o r d er   to   esti m ate  it,  n ew  clo s ed - f o r m   m ath e m atica l   ex p r ess io n s   ar cr ea ted   an d   an   OP a n d   OR   an aly s i s   ar p r ese n ted .   I n   th is   co n tex t,  an   OP a n d   OR   p er f o r m an c e   co m p ar is o n   is   co n d u cted   b etw ee n   SISO,   SIM O,   an d   MI SO T OW   co n f ig u r atio n s   with   I M DD/OOK   f o r m ats in   an   ef f o r t to   id en tif y   p o ten tial s ig n if ican t im p r o v em e n ts   in   o u tag p er f o r m an ce   t h at  r esu lt f r o m   th ap p r o p r iate  s elec tio n   o f   SIM an d   MI SO  T OW   s y s tem   co n f ig u r atio n s .   T ab le  1   p r esen ts   co m p ar is o n   b etwe en   th is   s tu d y   an d   th latest r esear ch   th at  is   d is cu s s ed   in   th is   wo r k       T ab le  1 .   c o m p a r is o n   b etwe en   th is   s tu d y   an d   r elate d   wo r k   A u t h o r [ s]   O u t c o m e   V a r o t s o e t   a l .   [ 1 0 ]   D e v e l o p e d   ma t h e ma t i c a l   f o r m u l a t o   e st i mat e   t h e   a v e r a g e   b i t   e r r o r   r a t e   p e r f o r ma n c e   o f   S I M O   F S O   l i n k s.   V a r o t s o e t   a l .   [ 1 1 ]   P r o v i d e d   a   p e r f o r ma n c e   a n a l y s i a n d   c l o se d - f o r m m a t h e m a t i c a l   f o r mu l a s   t o   c a l c u l a t e   t h e   f a d e   p r o b a b i l i t y   f o r   F S O   c o mm u n i c a t i o n   s y st e ms  u s i n g   O n - O f f   k e y i n g   a n d   r e c e p t i o n   d i v e r si t y   o v e r   g a mm a - g a mm a   o r   g a mm a - mo d e l e d   a t m o s p h e r i c   t u r b u l e n c e   c h a n n e l s,  a c c o u n t i n g   f o r   g r o u p   v e l o c i t y   a n d   p o i n t i n g   e r r o r s.   V a r o t s o e t   a l .   [ 2 6 ]   C r e a t e d   n e w   a p p r o x i ma t i o n s o f   a v e r a g e   s y m b o l   e r r o r   p r o b a b i l i t y   f o r m u l a f o r   S I M O   ( si n g l e - i n p u t   mu l t i p l e - o u t p u t )   a n d   S I S O   c o n f i g u r a t i o n s .   Tsi f t s i e t   a l .   [ 2 7 ]   Ex a m i n e d   t h e   F S O   s y st e ms'   e r r o r   r a t e   p e r f o r ma n c e   f o r   K - d i s t r i b u t e d   a t m o s p h e r i c   t u r b u l e n c e   c h a n n e l s ,   t a l k e d   a b o u t   t h e   p o ssi b l e   b e n e f i t s   o f   d e p l o y i n g   s p a t i a l   d i v e r si t y   a t   t h e   t r a n s mi t t e r   a n d / o r   r e c e i v e r ,   a n d   p r o v i d e d   e f f e c t i v e   c l o s e d - f o r m   a p p r o x i m a t i o n s f o r   t h e   a v e r a g e   b i t - e r r o r   r a t e   ( B E R )   o f   S I M O   ( si n g l e - i n p u t   mu l t i p l e - o u t p u t )   F S O   s y s t e ms .   N a v i d p o u r   e t   a l .   [ 2 8 ]   i n v e s t i g a t e d   t h e   b i t   e r r o r   r a t e   ( B ER )   p e r f o r ma n c e   o f   F S O   n e t w o r k s   w i t h   s p a t i a l   d i v e r s i t y   a c r o ss l o g - n o r m a l   a t mo s p h e r i c   t u r b u l e n c e   f a d i n g   c h a n n e l s,   a ss u m i n g   i n d e p e n d e n t   a n d   c o r r e l a t e d   c h a n n e l b e t w e e n   t r a n s mi t t e r   a n d   r e c e i v e r   a p e r t u r e s.   Za mb r a n a   e t   a l .   [ 2 9 ]   P r e sen t e d   a   n o v e l   t r a n s mi t   a l t e r n a t e   l a ser se l e c t i o n   m e c h a n i sm   f o r   F S O   c o m mu n i c a t i o n   n e t w o r k a n d   b i t - e r r o r - r a t e   ( B E R )   a s y m p t o t i c   e x p r e ssi o n i n   c l o s e d   f o r a r e   o b t a i n e d   u si n g   a   g a mm a - g a mm a   ( G G )   d i s t r i b u t i o n   u n d e r   p o i n t i n g   e r r o r   e f f e c t s.   N i st a z a k i s   [ 3 0 ]   Ex a m i n e d   a   t i me - d i v e r s i t y   t e c h n i q u e   f o r   h i g h l y   t u r b u l e n t   f r e e - sp a c e   o p t i c a l   c h a n n e l u si n g   a   n e g a t i v e   e x p o n e n t i a l   d i s t r i b u t i o n   m o d e l ,   a n d   e x t r a c t e d   ma t h e ma t i c a l   e x p r e ssi o n i n   c l o se d   f o r m   t o   e st i ma t e   t h e   o u t a g e   p r o b a b i l i t y ,   a v e r a g e   b i t   e r r o r   r a t e ,   a n d   m a x i m u m e f f e c t i v e   b i t   r a t e   R a c h m a n i   a n d   A r n o n   [ 3 1 ]   D e v e l o p e d   a   t e s t   b e d   i n   t h e   l a b   t o   a ss e ss h o w   w e l l   a   w a v e l e n g t h - d i v e r si t y - b a se d   c o mm u n i c a t i o n   sy s t e m   p e r f o r ms   w i t h   t u r b u l e n c e   a m p l i t u d e .   Th i s   st u d y   I n t r o d u c e d   I M / D D   S I M O   a n d   M I S O   TO W   c o n f i g u r a t i o n s   i n   o r d e r   t o   c o u n t e r a c t   t h e   a d v e r se  i m p a c t o f   sk i n   a t t e n u a t i o n   a n d   p o i n t i n g   e r r o r ,   i n   a d d i t i o n   t o   e s t i m a t i n g   n e w   c l o se d - f o r m ma t h e ma t i c a l   e x p r e ssi o n f o r   O P   a n d   O R -   s o m e   o f   t h e   mo s t   i mp o r t a n t   s y st e p e r f o r m a n c e   mea s u r e s   i n   t h e   e v e n t   o f   se l e c t i v e   c o m b i n i n g   ( S C )   a t   t h e   r e c e i v i n g   e n d .   Th e   t e c h n i q u e ,   a p p r o a c h ,   a n d   f i n d i n g s   o f   t h i s s t u d y   a r e   n o t   p r e se n t e d   i n   a n y   o f   t h e   p r e v i o u sl y   l i s t e d   r e f e r e n c e s       2.   M E T H O D     2 . 1 .     Sy s t e m   m o del   T h s u g g ested   m o d el  i n   th e   an aly s is   s h o wn   in   Fig u r 1   ass u m es  th at  f u ll  s k in   ch an n el  s tate  in f o r m atio n   ( C SI)   is   av ailab le   an d   th at  d ir ec tr a n s d er m al  o p tical  wir eless   lin k   co n f ig u r a tio n   is   b ein g   u s ed Ad d itio n ally ,   we  co n s id er   a   T OW   co m m u n icatio n s   s y s tem   with   I MD D/OOK  m o d u latio n   an d   s elec tiv co m b in in g   ( SC )   cr iter io n   f o r   v ar io u s   r ec eiv er   d iv er s ity   ap p r o ac h es .   L   o p tical  p o in t   s o u r ce s ,   o r   laser s ,   wo r k in g   at  t h s elec ted   wav el en g th   will   s en d   L   co p ies  o f   th id en tical  d ata  u n d er   th e   MI SO  s y s tem .   E ac h   o f   th ese   s o u r ce s   will  b en g in ee r ed   to   alig n   with   s in g le  d et ec to r   ( M   =   1 )   at  th r ec eiv in g   en d ,   wh ile  in   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   2 May   20 25 8 6 5 - 8 7 5   868   SIM m o d el  d ir ec T OW   lin k ag es  ar u s ed ,   with   o n l y   s in g le  iter atio n   o f   th o p tical  s ig n als  g o in g   th r o u g h   th s k in   ch an n el  ( L   =   1 ) .             Fig u r 1 .   T h g e n er al  p r o p o s e d   s y s tem   m o d el       Nex t,   th s tatis tical  ch an n el  m o d el  f o r   th s tu d ied   T OW   s y s t em   is   s tated   as       ( ) =    .  +   ( 1 )     wh er th ze r o   m ea n   Ga u s s ian   p r o ce s s   with   v ar ia n ce   2   is   d en o taed   b y   n ,   th p h o to d io d e' s   ef f icien cy   is   r ep r esen ted   b y   η ,   an d   its   p o wer   s p ec tr al  d en s ity ,   ° 2 ,   is   g iv in g   in   watts/ Hz.   I n   ad d itio n ,   t h OOK  d ata   in f o r m atio n   s ig n al  r ep r esen ted   b y   x   ϵ   {0 , 1 }.   T h s k in   ch a n n el  s tate    is   r ep r e s en ted   b y   ( 1 )   an d   ca n   b ex p r e s s ed   as [ 1 5 ] :      = ,    ,    ( 2 )     in   wh ich     is   th s k in   atten u a tio n - r elate d   ch an n el  co e f f icie n th at   is   p r ed icta b le  d u t o   p r o p a g atio n   lo s s ,   wh ile  th s ec o n d   ter m     is   s to ch asti p r o ce s s   d u to   m is alig n ed   f ad i n g .     T h d eter m in is tic  ter m     ca n   b e   o b tain ed   as [ 1 3 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ]     ,  =  ( 0 . 5   ( )   )     ( 3 )     wh er   is   r ep r esen tatio n   o f   th th ick n ess   o f   th s k in   an d   th d is tan ce   b etwe en   th tr an s m itter   an d   th e   r ec ip ien t.  α ( λ )   r ep r esen ts   th e   s k in   atten u atio n   co ef f icien at  wo r k in g   wav elen g th   o f   λ ,   wh ich   m ay   b co m p u ted   f o r   λ   b etwe en   4 0 0   a n d   1 8 0 0   n m   u s in g   [ 1 4 ] :     ( ) = e xp ( ( ) 2 ) 8 = 1   ( 4 )     in   wh ich   λ   is   ex p r ess ed   in   n m ,   an d   T ab le  2   p r o v id es th v alu es o f     an d   ,   f o r   i=1 , 2 , …. , 8 .       T ab le  2 .   T h v alu es o f     an d     [ 1 4 ]   i   a i   b i   c i   1   10   0 . 3 5   0 . 0 6 5   2   4 . 5   0 . 4 2   0 . 2 5   3   1 3 . 4 8   - 1 . 5   5 0 . 1 2   4   1 4 . 7   1 4 4 2   4 9 . 3 5   5   7 . 4 3 5   1 4 9 9   7 5 . 8 8   6   48   3 3 2 2   1 0 3 3   7   5 9 4 . 1   - 1 8 3   2 8 5 . 9   8   1 1 . 4 7   - 6 1 8 . 5   1 0 5 4       s tatis tical  ex p lan atio n   o f   t h PR s   ef f ec is   g iv en   b y   B ec k m an n ' s   m o d el,   wh ich   c o n s id er s   th ef f ec ts   o f   b ea m   wid t h ,   d etec to r   s ize,   an d   d if f er en t   jitt er s   f o r   m o v em en i n   b o th   h o r i zo n tal  an d   v er tical   d ir ec tio n s .   T h e r r o r   r elate d   t o   n o n z er o   b o r esig h ( NZ B )   w as  ca lcu lated   b y   [ 3 6 ] ,   w h ich   i s   ap p r o x im ate d   b y   [ 1 2 ]   wh e n   b o r esig h t p o in tin g   er r o r s   ar ze r o   to .       ( ) =   2 2 1 ° 2   , 0     °   ( 5 )     wh er th d if f er e n ce   b etwe en   th eq u iv alen b ea m   r a d iu s   an d   th s tan d ar d   d e v iatio n   o f   th p o in tin g   er r o r   d is p lace m en at  th r ec eiv e r   i s   ex p r ess ed   as  φ   w eq /2 σ s   A ° = [ e r f   ( v ) ] ²   r ep r esen ts   th p o r tio n   o f   th to tal   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o tr a n s d erma l o p tica l wi r eles s   co mmu n ica tio n   u s in g     ( R a w a n   A lma jd o u b a h )   869   p o wer   at  r   =   0 ,   a n d   n o tatio n   e r f   ( . )   is   th er r o r   f u n ctio n ,   wit h   v = π r / 2 w δ   an d   r   is   th r a d iu s   o f   a   cir c u lar   r ec eiv in g   ap er t u r e,   an d   w δ = δ   ta n ( θ 2 )   is   th b ea m   waste  ( r ad iu s   esti m ated   at  e 2 )   at  δ  f r o m   th e   tr an s m itter   o n   t h R p lan e,   with   θ   d en o tes  th d i v er g e n ce   an g le  o f   th e   b ea m .   T h e   eq u iv alen r ad i u s   o f   th e   b ea m   is   r ep r esen ted   b y   th f o llo win g   ex p r ess io n   w eq 2 = w δ 2 π e r f ( v ) / 2ve xp ( v 2 ) .   I f o llo w s   th at  wh en   Gau s s ian   b ea m   tr av els  δ  in   len g th   f r o m   th s o u r ce   to   a   cir cu lar   d etec to r   wh er t h e   ap er tu r r a d iu s   is   r ep r esen ted   b y   r .   On ca n   d e r iv th ch a n n el  r a n d o m   v ar i ab le' s ,   h p ,   p r o b ab ilit y   d e n s ity   f u n ctio n   ( PDF)  as  f o llo ws [ 1 4 ] .     ( ) =   °   1   , 0     °   ( 6 )     Similar ly ,   ξ   is   th s q u ar r atio   o f   th p o in tin g   er r o r   d is p lace m en s tan d ar d   d ev iatio n   at  t h e   R to   th co r r esp o n d in g   b ea m   r a d iu s , w eq ,   wh ich   m ay   b e   wr itten   as  ξ   =   ω² eq 4 σ s ² ,   an d   also   s h o ws  th e   s en s itiv ity   o f   th PE  ( h ig h er   d eg r ee   o f   m i s alig n m en is   in d icate d   b y   a   l o wer   v alu e   o f   ξ)   [ 3 6 ] .   0 . 1   an d   2   ar e   th p r ac tical  v alu es  f o r   ξ   [ 1 6 ] .   Actu ally ,   m an y   s tu d ies  h av u s ed   th ap p r o x im atio n   in   ( 6 ) ,   wh ich   is   g en er ally   ac k n o wled g e d   in   th liter atu r [ 1 4 ] [ 1 6 ]   a n d   [ 3 7 ] .   I n   f ac t,   it  m atch es  th p r ec is v alu e   o f   ,   p ar ticu lar ly   wh en   th r atio   ω δ / a > 6   is   s atis f ied ,   y ield in g   n o r m alize d   m ea n   s q u a r ed   er r o r   ( NM SE)   b el o 10 3   [ 1 2 ] .     2 . 2   O ut a g p ro ba bil it y   T o   ev alu ate  th T OL ' s   d ep en d ab ilit y ,   an   ex am in atio n   o f   its   o u tag p er f o r m an ce   was  ca r r ied   o u t.  T h p o s s ib ilit y   th at  th in s tan tan e o u s   s u m   o f   SNR   ( γ )   f alls   b elo s p ec if ied   t h r esh o ld   v alu e   ( )   is   k n o wn   as   th o u tag p r o b ab ilit y   an d   ca n   b ex p r ess ed   as [ 1 3 ] ,   [ 3 8 ] .      =    (   ) =     ( )    =   ( ) 0   ( 7 )     wh er f γ   ( γ ) an d   F γ   ( γ ) ar th e   PDF  an d   th cu m u lativ d is tr ib u tio n   f u n ctio n s   ( C DF)   o f   t h in s tan tan eo u s   s ig n al - to - n o is e, γ ,   r esp ec tiv ely .   I n   o r d e r   to   u s it  as  r ef er en ce   p o in f o r   a n aly zin g   th r em ain in g   co n f ig u r atio n s ,   SISO  tr an s d er m al  s y s tem 's  o u tag p er f o r m an ce   is   th en   ass ess ed   in itial ly ,   co r r esp o n d in g   to   SIM s etu p   u s in g   1   ×  a r r ay   an d   MI SO sy s tem   with   L   ×  1   ar r a y .     2. 2 . 1 .   S I SO   a   1 x 1   a rr a y   T WO   s y s t em   T h SISO  co n f ig u r atio n ' s   s tati s tical  ch an n el  m o d el  with   L   =   M   =   1 ,   ca n   b r ep r esen ted   as [ 1 3 ] ,   [ 3 8 ] .     =   η x   h + n   ( 8 )     T h in s tan tan eo u s   SNR   ca n   b e   d ef in ed   as [ 1 3 ] .     =   η 2 ex p ( ( ) ) 2 ̅ ̅ ̅ °   ( 9 )     Su b s eq u en tly ,   th e   av er a g SNR ,   ̃ tak es   th f o r m   [ 1 3 ] .     ̃ =     ° 2 η 2 ex p ( ( ) ) ̅ ̅ ̅ ( + 2 ) °   ( 1 0 )     Usi n g   ( 7 ) ,   a n d   u s in g   s o m ar it h m etic , t h o u tag p r o b ab ilit y   ca n   b f o u n d   as       =    ( η 2 2 2 ̅ °     ) =     2 (   ° η 2   2 ̅ )   ( 1 1 )     wh er P ̅ s   is   th av er ag p o we r   a n d   2   is   th ch an n el' s   s ec o n d - o r d er   cu m u lativ d is tr ib u tio n .   I was  d em o n s tr ated   b y   [ 1 3 ] ,   th at  th o u tag p r o b a b ilit y      ca n   b e   ex p r ess ed   as       =   1 ( °   )   (   ° 2   ̅ ) 2   ( 12)     E q u iv alen tly ,   t h is   co u ld   b wr itten   as [ 1 3 ] .        ( ) = ( + 2   ̃ ) 2   ( 1 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   2 May   20 25 8 6 5 - 8 7 5   870   2 . 2 . 2 .   SI M O   T O s y s t em   wit h a   1   ×   m   a rr a y   ( re ce iv div er s it y   us ing   SC)   Her ein ,   th ev alu atio n   o f   th o u tag p r o b ab ilit y   o f   th SIM T OW   s y s tem   is   b ased   o n   th f ac th at  o n ap er t u r ( L   =   1 )   tr a n s m its   th in f o r m atio n   s ig n al,   wh ile  ap er tu r es  r ec eiv it.  T h co m b in in g   s ch em e   is   attain ed   ac co r d in g   t o   th s ele ctio n   o f   th e   r ec eiv e r   a p er tu r e   with   th o p tical  p at h   th at   h as   th h ig h est  f ad in g   g ain   ( ir r a d ian ce )   [ 2 7 ] ,   [ 3 9 ] .   I t   is   o b v io u s   in   o u r   ca s e,   an   an alo g o u s   SISO  s y s tem   m o d el  i s   th SIM s y s tem   m o d el,   in   wh ich   th ch a n n el  ir r ad ian ce   co r r esp o n d s   to   th SC   s ch em e,    ,   is   wr itt en   as   = = 1 , 2 , . . . .   ,   wh ile  th s tatis tical  ch an n el  m o d el  is   r ep r esen ted   as     =   1    +   ( 14)     Hen ce ,   we  tak in to   ac co u n t t h d iv is io n   b y   to   g u a r an tee  th at  th SISO  lin k ' s   r ec eiv ap er tu r s ize   is   th s am as  th s ize  o f   th s u m   o f   th r ec eiv a p er tu r es  in   SIM lin k s   [ 3 9 ] .   Sin ce   o n l y   o n o f   M   p o s s ib le  r ec eiv in g   ap er tu r es  is   u s ed ,   th n o is v ar ian ce   is   o b tain ed   b y   ° 2 .   C o n s id er in g   th at  ( 1 0 ) ,   th e   av er ag SNR   ca n   b f o u n d   u s i n g       ̃ =     ° 2 η 2 ex p ( ( ) ) ̅ ̅ ̅ ( + 2 ) °   ( 1 5 )     T h u s ,   f o r   SIM T OW   s y s te m ,   th p r o b ab ilit y   o f   an   o u tag ca n   b wr itten   as      =   ( 1 ( °   )   (   ° η 2   ̅ ) 2 )   ( 1 6 )     2 . 2 . 3 .   M I SO   T O s y s t em   wit h a   L x 1   a rr a y   ( t r a ns m it   div er s it y   us ing   la s er   SC)   Her ea f ter ,   we  u s tr an s m it  laser   s elec tio n   to   ca lcu late  th O o f   th p r ev io u s ly   d escr ib ed   m o d el  o f   a   tr an s d er m al  s y s tem .   Her e,   o n ap er tu r r ec eiv es  th in f o r m atio n   s ig n al  th at  is   d eliv er ed   th r o u g h   L   ap er tu r es   ( i.e . ,   1 )   u s in g   tr an s m it  laser   s elec tio n   ( T L S).   On ca n   v iew  o u r   MI SO  s y s tem   m o d el  as  an alo g o u s   to   th e   SISO  m o d el  wh er th r o u te  ir r ad iatio n   co r r elate s   to   T L S m eth o d   in   wh ich   th ch o ice  o f   th b ea m   ax is   with   b etter   v alu o f   d im in is h in g   g ain   ( ir r a d ian ce )   [ 4 0 ]  ,   is   p o s s ib le  to   wr ite  as   =  = 1 , 2 , . . . .   .   I n   th is   ap p r o ac h ,   it  is   p o s s ib le   to   s tate  th at  th s tat is tical   ch an n el  m o d el  th at  co r r esp o n d s   to   th is   MI SO   co n f ig u r atio n   u s es a   SISO  s tr u ctu r as a   g u id e   [ 3 8 ] .     =   η x   h m ax + n   ( 1 7 )     wh er th d iv is io n   b y   L   is   o m itted   f r o m   ( 1 7 ) ,   b ec a u s o n ly   s in g le  laser   is   b ein g   u s e d   at  tim e.   T h is   is   n ec ess ar y   in   o r d er   to   k ee p   a   s tead y   av er ag e   o p tical  p o wer   tr an s m is s io n   lev el  wh en   ca l cu latin g      .   T h e   C DF  o f   th r esu ltin g   ch a n n e ir r ad ian ce ,    ,   m ay   b ca lc u lated   u s in g   o r d er   s tatis tics   [ 4 1 ] .   T h e   C DF,   ( ) ,   is   g iv en   b y   ( )   [ ( ) ]   an d   th o u tag p r o b a b ilit y   ca n   b e   wr itten   as :        =   ( 1 ( °   )   (   ° η 2   ̅ ) 2 )   ( 1 8 )     2 . 3   O ut a g r a t e   T h r ec eiv er   ex p e r ien ce s   d ee p   f ad co n d itio n   wh en   th r e ce iv ed   in s tan tan eo u s   SNR   f all s   b elo a   s p ec if ic  th r esh o ld   ,   m ak in g   it  u n ab le  to   co r r ec tly   d ec o d th e   r ec eiv ed   b its .   Data   b its   will   b tr an s f er r ed   b y   th s y s tem   at  a   s tead y   r ate  o f    =   l og 2 ( 1 + )   b ec au s o f   th e   u n k n o wn   C SI  at  th e   s en d in g   en d ,   a s   m en tio n ed   b y   [ 4 2 ] [ 4 3 ]   t h at  h av p r o b ab ilit y   ( 1  ) an d   ar s u cc ess f u ll y   u n d er s to o d .   T h u s ,   th d ef in itio n   o f   th av e r ag o u tag r ate   is :      =   ( 1  )     l og 2 ( 1 + )   ( 1 9 )     wh er   is   th s ig n al  b an d wid th .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th f o llo win g   s ec tio n ,   we  will  p r esen p er f o r m an ce   r esu lts   b ased   o n   th OP  a n d   OR   m etr ics  f o r   b o th   SIM O   an d   MI SO  T O W   ar r an g em e n ts ,   wh ich   co u ld   u s e   eith er   OOK   m o d u latio n   f o r m at.   W will   co n s id er   th c o m b in e d   ef f ec ts   o f   p o in tin g   er r o r s   ef f ec an d   atten u atio n   ca u s ed   b y   th s k i n   o v er   wid e   r an g e   o f   av er ag elec tr ical  SNR .   T o   ac h iev th is ,   we  will  u tili ze   t h clo s ed - f o r m   ex p r ess io n s   d er iv ed   ea r lier   ( 1 2 ) ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o tr a n s d erma l o p tica l wi r eles s   co mmu n ica tio n   u s in g     ( R a w a n   A lma jd o u b a h )   871   ( 1 5 ) ,   ( 1 8 ) ,   an d   ( 1 9 ) .   T h e   s y s tem   u n d er   i n v esti g atio n   m ay   u tili ze   1   to   M   5 ,   L   1   to   L   =   5   wh ile  th e   s y s tem ' s   o p er atin g   wav elen g t h   is   s et  at  λ   8 5 0   n m ,   T OW   lin k s   ty p ically   h av e   s k in   th ic k n ess   o f   δ  9   m m .   T h ass u m p tio n   is   th at   η   =   0 . 7   f o r   e v er y   r ec eiv er   a p er tu r e 0 . 5   m m ,   θ   3 5 ° P ̅ s 1   m w / MH z,   σ   = 1 . 4 4 2 2 ,   α ( λ )   1 . 8   at  λ =8 5 0   n m ,   A   =   1   m m ²  an d   N   ( 1 . 3 p A/  T h d eg r ee   o f   p o i n tin g   er r o r   is   lab eled   b ased   o n   th v alu es  f o u n d   f o r   th p ar a m eter   ξ,  wh ic h   is   ca lcu lated   a s   f o llo ws:   ξ  0 . 2   in d icate s   s ev er e   PE  co n d itio n ,   ξ  0 . 5   in d icate s   s t ro ng   PE  s tate,   an d   ξ  1   in d icate s   m o dera t e   PE  s tate.   I n   all   th ca s es  th at  f o llo w,   th ap p r o p r iate  r esu lts   f r o m   M o n t C ar lo   s im u latio n s   ar e   alwa y s   s h o wn   alo n g s id th e   n u m e r i ca r esu lts   f r o m   th clo s ed - f o r m   m ath em atica l e q u atio n s   th at  wer p r ev i o u s ly   p r o d u ce d .   R esu lts   in   F ig u r es  2   an d   3   ar n o ac q u ir ed   f o r   th SIM T OW   with   OO s y s tem   u n d er   ex am in atio n   b y   u s in g   t h m atch in g   ( 1 6 )   an d   ( 1 9 )   eq u atio n s .   T h OP  f o r   SIM s ig n als  is   d is p lay ed   in     Fig u r 2   f o r   v ar iety   o f   SNR   th r esh o ld   v alu es  u n d er   v a r io u s   PE  s i tu atio n s .   I is   clea r   th at  im p r o v e d   o u tag is   ac h iev ed   b y   e x p an d in g   th T OW   s y s tem ' s   in d ep en d en lin k s .   As  r esu lt,  it   is   s af to   s ay   th at  PE  p lay s   m ajo r   r o le  in   th ac c o m p lis h m en o f   T OW   lin k s .   T h f i g u r clar if ies  th at  t h OP  is   f u n c tio n   o f   PE,   wh e r ea s   th OP  en h an ce s   as  th s y s te m   af f ec ted   with   s tr o n g   r ath er   th an   s ev er PE.   Nev er th eles s ,   as  th n u m b e r   o f   r ec eiv er   ap er t u r es  in cr ea s es   th OP  g ets  b etter .   At  1 5   d B   an d   u n d er   m o d er ate  p o in tin g   er r o r ,   OP  u s in g   two   r ec eiv er s   is   ar o u n d   5 . 2 × 10 5   an d   a d d in g   a n o th er   two   r ec eiv er s   ac h iev es  OP a r o u n d   4 . 3 × 10 8 .   Ou tag r ate   f o r   SIM s y s tem ,   with   a n   av er ag e   SNR   o f   1 5 d B ,   s u b jecte d   t o   s ev er   an d   s tr o n g   PE  is   d ep icted   in   Fig u r e   3 .   I is   em p h asized   th at  th OR ,   f o r   SIM s ch em in cr ea s es  s ig n if ican tly   with   th n u m b e r   o f   r ec eiv er s ,   d esp ite  th s tr o n g er   PE  im p ac t,  wh er ea s   two   v alu es  f o r     ar ch o s en .   T h p o wer f u PE  ef f ec ca u s es a   d ec r ea s in   ter m   O R   p er f o r m an ce   ev en   wh e n   u s in g   s ev er PE  co n d itio n s   in   co m p ar is o n   to   th s tr o n g   ca s e.   I t e v id en ce   th at,   as th r e ce iv er   ap er tu r es in cr ea s es m o r th an   4 ,   th OR   g ain   ca n   b i g n o r e d .   Fo r   th ca s o f   MI SO  T W s y s tem ,   r esu lts   f o r   th OP  an d   OR   f o r   th s am s y s tem   p ar a m eter s   wer p r esen ted .   T h e   o b tain e d   r esu lt s   ar s h o wn   in   Fig u r es  4 - 6 .   F ir s t,  Fig u r 4   s h o ws  th o u tag p r o b a b ilit y   f o r   r an g o f   n o r m alize d   SNR   v al u es,  i.e . ,   t h r atio   o f   av e r ag e   SNR   to   th r esh o ld   SNR   with   m u ltip le  tr an s m itter s .   As  s h o wn   f r o m   th f ig u r e,   d e ep   f ad in g   co n d itio n s   ar lik el y   to   o cc u r   f o r   m o d e r ate - s ev er PE  s itu atio n s   ev en   f o r   s m all  v alu es  o f   n o r m alize d   SNR .   T h f ig u r also   s h o ws  th at  as  th n u m b er   o f   tr a n s m itter   u n its   in cr ea s es  th OP  will  d ec r ea s e,   i.e . ,   th lin k   p er f o r m an ce   will  im p r o v as  co n s eq u en ce   o f   t h n u m b er   o f   p r o p ag atio n   ap er tu r es.  Un d er   s tr o n g   PE  an d   at  8 3   d B   th OP  is   ar o u n d   17 . 9 × 10 3   u s in g   two   tr an s m itter s ,   an d   ar o u n d   3 × 10 4   if   tr an s m itter s   n u m b er   in cr ea s to   4 .           Fig u r 2 .   OP f o r   SIM lin k s   v s   th r esh o ld   SNR   u n d er   m u ltip le  PE  co n d itio n s   f o r   d if f er en n u m b er   o f   r ec eiv e r   ap er tu r es       T h o u tag e   p r o b ab ilit y   f o r   d if f er en v al u es  o f     is   s h o wn   as  f u n ctio n   o f   th e   SNR   th r esh o ld   in   Fig u r 5 .   I n   th is   illu s tr atio n ,   th s im u latio n   r esu lts   ar r ep r esen ted   b y   th c o r r esp o n d in g   co n tin u o u s   lin es,   wh er ea s   th an aly tical  r esu lts   ar s h o wn   b y   m a r k er s .   W also   n o te  th at,   f o r   g iv e n   SNR   t h r esh o ld ,   th o u tag e   p r o b a b ilit y   r is es  with   in cr ea s in g   s ev er ity   o f   p o in tin g   er r o r   e f f ec ts ,   th at  is ,   with   d ec r ea s in g   alig n m en lev el,   Ad d itio n ally ,   f o r   g iv en   ,   th o u tag e   p er f o r m a n ce   im p r o v es  as  p r ed icted ,   as  tr an s m itter s   n u m b e r   in cr ea s es.  Fo r   ex am p le,   f o r   a   SNR   th r esh o ld   eq u al  2 5   d B ,   L   eq u a ls   2   an d   4   r esp ec tiv ely ,   th OP  d eg r ad es  f r o m   1 7 . 6 × 10 3   to   3 × 10 4   wh en     is   eq u al  0 . 2 .   Fig u r 6   d ep icts   th o u tag r ate  d ef in ed   in   ( 1 9 )   v s   v ar iety   o f   o u tag p r o b ab ilit y   with   1 5   d B   av er ag e   SNR ,   an d   s u f f er in g   f r o m   s er v e r   PE   f o r   v ar io u s   m u ltip le  v alu es  o n   L .   As  clea r l y   s ee n   ad d in g   m o r in d ep en d en lin k s   to   th s y s tem   en h an ce s   th o u tag r ate  f o r   ce r tain   v al u o f    .   T h f ig u r p r esen ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   2 May   20 25 8 6 5 - 8 7 5   872   co m p ar ab le   b eh a v io r   as  well ,   b u b ec au s th PE  c o n d it io n s   h av c h an g e d   f r o m   s e v er to   s tr o n g ,   th e   p er f o r m an ce   is   co m p ar ativ ely   b etter .   Fu r t h er m o r e,   f o r   a   g i v en   v al u o f   ,   th g ain   v alu e,     ,   will   in cr ea s wh en   th er e   ar m o r tr an s m itter s n ev er t h eless ,   af ter   th e   n u m b er   o f   tr an s m itter s   s u r p ass es  4 ,   th e   am o u n o f   g ain   will  b n e g lig ib le.   I t' s   wo r th   m en tio n in g   th at,   u s in g   MI SO,   i.e . ,   u s in g   m u ltip le  tr an s m itter s ,   s ch em ca n   ac h iev b etter   OP  co m p ar ed   with   SIM O,   i.e . ,   u s in g   m u ltip le  r ec eiv er s .   At  2 5   d B ,   f o u r   tr an s m itter s /r ec eiv er s   an d   u n d er   s ev er PE,   th OP in   SIM in   th e   r an g o f   10 2 ,   n ev er th eless   in   th r an g o f   10 4   in   MI SO c ase.           Fig u r 3 .   Ou ta g r ate  f o r   SIM L in k s   u n d e r   m u ltip le  PE  co n d itio n s           Fig u r 4 .   OP f o r   MI SO L in k   v s   No r m alize d   SNR   u n d er   m u lt ip le   PE  co n d itio n s   f o r   d if f er en t n u m b er   o f   tr an s m it a p er tu r es           Fig u r 5 .   OP f o r   MI SO L in k   v s   T h r esh o ld   SNR   u n d er   m u ltip le  PE  co n d itio n s   co n s id er in g   v ar y in g   n u m b e r s   o f   tr an s m it a p er t u r es   0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 O u t a g e   P r o b a b i l i t y O u t a g e   r a t e   ( b i t s / s e c / H z ) A v e r a g e   S N R   =   1 5   d B     M = 1 ,   = 0 . 1 M = 2 ,   = 0 . 1 M = 3 ,   = 0 . 1 M = 4 ,   = 0 . 1 M = 1 ,   = 0 . 5 M = 2 ,   = 0 . 5 M = 3 ,   = 0 . 5 M = 4 ,   = 0 . 5 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o tr a n s d erma l o p tica l wi r eles s   co mmu n ica tio n   u s in g     ( R a w a n   A lma jd o u b a h )   873       Fig u r 6 .   Ou ta g r ate  f o r   MI S lin k s   u n d er   m u ltip le  PE  co n d itio n s       Fig u r 7   co m p ar es  b etwe en   SISO,   MI SO,  a n d   SIM O   m o d els  in   ter m s   OP  u n d e r   s ev er PE  co n d itio n s .   As  ca n   b n o ted ,   a s   we  m o v f r o m   SISO  to   MI S o r   SIM th OP  r esu lts   g et   b etter ,   with   b etter   r esu l ts   in   th ca s o f   MI SO m o d el  o v e r   SIM m o d el  as we   m en tio n ed   p r ev io u s ly .   T h ese  f in d in g s   ar s ig n if ic an s in ce   th ey   s u p p o r th e   p r ev io u s   f in d i n g s   r e g ar d in g   g en e r al   co m m u n icatio n   lin k s   lik FS s y s tem s   an d   m o r s p ec if ic  l in k s   lik T OW   s y s tem s wh er o u r   s tu d y   s u g g ests   u s in g   s p atial  d iv er s ity   tech n iq u es to   en h an ce   th T OW   lin k s   ef f icien cy   a n d   p e r f o r m an ce .             Fig u r 7 .   C o m p a r is o n   b etwe e n   SISO,   MI SO,  an d   SIM in   t er m s   o f   OP       4.   CO NCLU SI O N     I n   th is   p r o p o s ed   w o r k ,   th e   ef f ec ts   o f   ze r o   b o r esig h t   aim in g   er r o r s   a n d   s k i n - in d u ce d   atten u atio n   o n   a   T OW   co m m u n icatio n   s y s tem 's  o u tag p er f o r m an ce   wh en   i ts   tr an s m itter s   o r   r ec eiv er s   ar d iv er s e   s u ch   as  SIM an d   MI SO  T W l in k s   u s in g   I M/DD   with   OOK  m o d u latio n   f o r m at  an d   SC   m eth o d   at  th r ec eiv er s   s id h as  b ee n   ex am in e d .   T h m ain   f i n d in g s   o f   th is   ap p r o ac h   wer e   th g en er atio n   o f   n ew  clo s ed - f o r m   eq u atio n s   f o r   th T W s y s tem ' s   O an d   OR .   W p r o v i d ed   ac cu r ate  n u m e r ical  f in d i n g s   u s in g   ex tr ac te d   ex p r ess io n s ,   wh ich   w er co n f ir m ed   b y   s im u latio n s .   T h ese  r esu lts   s h o th at  u s in g   tr an s m itter   o r   r ec eiv er   d iv er s ity   ca n   g r ea tly   en h a n ce   th o u tag p er f o r m an ce   o f   c o n v en tio n al  T OW   n etwo r k s .   I n   th is   ca s e,   ad d in g   m o r a p er tu r es  t o   th e   tr an s m i tter   o r   r ec eiv er   will  r esu lt  in   h ig h er   o u tag e   p e r f o r m an ce   im p r o v e m en ts .   As  a   r esu lt,  th s u g g ested   an al y s is   is   h elp f u to o f o r   d esig n i n g   m o r ef f icien T OW   s y s tem s   with   im p r o v e d   av ailab ilit y   an d   o u tag p e r f o r m an ce   b y   o v er b alan cin g   t h k ey   elem e n ts   th at  n eg ati v ely   af f ec T OW   d ev elo p m e n t.   T h s tu d y ' s   f ield   is   r elativ ely   n ew  an d   h as  p o te n tial  f o r   ad d itio n al  in v esti g atio n .   wid e   r an g o f   en g in ee r in g   is s u es  ca n   b e x a m in ed   to   e x p an d   th e   m eth o d o l o g y   s u g g ested   in   t h is   wo r k ,   i n clu d in g r el y in g   o n   th wo r k   p r esen ted   to   d e r iv a   f o r m u la  f o r   MI MO   co n f i g u r a tio n .   T h is   wo r k   was  lim ited   in   u s in g   in d ep en d en id en tical  d is tr ib u ted   p ath s   b et wee n   th tr an s m itter   a n d   t h r ec eiv er ,   ze r o   b o r esig h PE,   a n d   I M/DD   with   OOK  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   2 May   20 25 8 6 5 - 8 7 5   874   m o d u latio n .   Fu tu r e   s tu d y   m ay   g en er alize   t h f in d in g s   o f   th i s   wo r k   to   a cc o u n f o r   in d e p en d en n o n - id e n tical  d is tr ib u ted   p ath way s   b etwe en   th tr an s m itter   an d   th r ec ei v er   an d   th n o n - ze r o   b o r esig h PE.   I n   ad d itio n   to   ex am in th b e n ef its   o f   em p lo y in g   d if f er en p o wer - ef f icien m o d u latio n   tech n iq u es  to   f u lf ill  th m ed ical   im p lan ts '   in ten d ed   p u r p o s an d   s p ee d   d em a n d s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   G i l ,   N .   R o t t e r ,   a n d   S .   A r n o n ,   F e a si b i l i t y   o f   r e t r o r e f l e c t i v e   t r a n s d e r mal   o p t i c a l   w i r e l e s c o mm u n i c a t i o n ,   Ap p l i e d   O p t i c s ,   v o l .   5 1 ,   n o .   1 8 ,   p p .   4 2 3 2 4 2 3 9 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 3 6 4 / A O . 5 1 . 0 0 4 2 3 2 .   [ 2 ]   A .   - A .   A.   B o u l o g e o r g o s   a n d   G .   K .   K a r a g i a n n i d i s ,   Lo w - c o s t   C o g n i t i v e   R a d i o s   a g a i n s t   S p e c t r u m   S c a r c i t y ,   a rXi v ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 4 8 5 5 0 / a r X i v . 1 8 0 3 . 1 0 5 3 6 .   [ 3 ]   A.   - A .   A .   B o u l o g e o r g o s,   I n t e r f e r e n c e   M i t i g a t i o n   Te c h n i q u e s   i n   M o d e r n ,   n o .   S e p t e m b e r ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 3 1 4 0 / R G . 2 . 2 . 3 4 2 5 0 . 7 7 7 6 5 .   [ 4 ]   D .   K .   B o r a h ,   A .   C .   B o u c o u v a l a s ,   C .   C .   D a v i s,  S .   H r a n i l o v i c ,   a n d   K .   Y i a n n o p o u l o s,  A   r e v i e w   o f   c o mm u n i c a t i o n - o r i e n t e d   o p t i c a l   w i r e l e s s s y st e ms,”   E u ra s i p   J .   W i re l .   C o m m u n .   N e t w . ,   v o l .   2 0 1 2 ,   p p .   1 2 8 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / 1 6 8 7 - 1 4 9 9 - 2 0 1 2 - 9 1 .   [ 5 ]   J.  L.   A b i t a   a n d   W .   S c h n e i d e r ,   Tr a n sd e r ma l   o p t i c a l   c o m mu n i c a t i o n s,”   J o h n H o p k i n A p l   T e c h n i c a l   D i g e st v o l .   2 5 ,   n o .   3 ,   p p .   2 6 1 2 6 8 ,   2 0 0 4 .   [ 6 ]   T.   L i u ,   U .   B i h r ,   J.  B e c k e r ,   J.   A n d e r s ,   a n d   M .   O r t m a n n s,   I n   v i v o   v e r i f i c a t i o n   o f   a   1 0 0   M b p s   t r a n s c u t a n e o u o p t i c a l   t e l e m e t r i c   l i n k ,   2 0 1 4   I EE Bi o m e d i c a l   C i r c u i t a n d   S y st e m s   C o n f e re n c e   ( B i o C A S )   Pro c e e d i n g s ,   La u s a n n e ,   S w i t z e r l a n d ,   2 0 1 4 ,   p p .   5 8 0 5 8 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / B i o C A S . 2 0 1 4 . 6 9 8 1 7 9 2 .   [ 7 ]   D .   M .   A c k e r ma n n ,   B .   S m i t h ,   X .   F .   W a n g ,   K .   L.   K i l g o r e ,   a n d   P .   H .   P e c k h a m,  D e si g n i n g   t h e   o p t i c a l   i n t e r f a c e   o f   a   t r a n s c u t a n e o u s   o p t i c a l   t e l e me t r y   l i n k ,   i n   I E EE  T r a n s a c t i o n o n   B i o m e d i c a l   En g i n e e r i n g ,   v o l .   5 5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 3 6 5 - 1 3 7 3 ,   A p r i l   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T B M E. 2 0 0 7 . 9 1 3 4 1 1 .   [ 8 ]   Y .   H .   Y o o n ,   E .   S .   J u n g ,   B .   S .   S o n g ,   S .   H .   Le e ,   a n d   J.   H .   C h o ,   D e si g n   o f   a   t r a n s c u t a n e o u i n f r a r e d   r e m o t e   c o n t r o l   f o r   t h e   t o t a l l y   i mp l a n t a b l e   m i d d l e   e a r   sy s t e m,”   I EI C T r a n s.   E l e c t r o n . ,   v o l .   E8 8 - C ,   n o .   9 ,   p p .   1 8 9 6 1 8 9 9 ,   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 9 3 / i e t e l e / e 8 8 - c . 9 . 1 8 9 6 .   [ 9 ]   S .   P a r m e n t i e r ,   R .   F o n t a i n e ,   a n d   Y .   R o y ,   La s e r   d i o d e   u s e d   i n   1 6   M b / s,   1 0   mW   o p t i c a l   t r a n sc u t a n e o u s   t e l e met r y   s y st e m,   2 0 0 8   I EEE  Bi o m e d i c a l   C i rc u i t a n d   S y st e m C o n f e r e n c e ,   Ba l t i m o re,   M D ,   U S A ,   2 0 0 8 ,   p p .   3 7 7 - 3 8 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / B I O C A S . 2 0 0 8 . 4 6 9 6 9 5 3 .   [ 1 0 ]   G .   K .   V a r o t so s ,   H .   E.   N i s t a z a k i s,   M .   I .   P e t k o v i c ,   G .   T .   D j o r d j e v i c ,   a n d   G .   S .   T o m b r a s,   S I M O   o p t i c a l   w i r e l e ss   l i n k s   w i t h   n o n z e r o   b o r e si g h t   p o i n t i n g   e r r o r s   o v e r   M   m o d e l e d   t u r b u l e n c e   c h a n n e l s,”   O p t i c s   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   4 0 3 ,   p p .   3 9 1 4 0 0 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . o p t c o m. 2 0 1 7 . 0 7 . 0 5 5 .   [ 1 1 ]   G .   K .   V a r o t so s ,   H .   E .   N i s t a z a k i s ,   C .   K .   V o l o s ,   a n d   G .   S .   T o m b r a s,   F S O   l i n k w i t h   d i v e r s i t y   p o i n t i n g   e r r o r a n d   t e m p o r a l   b r o a d e n i n g   o f   t h e   p u l s e s   o v e r   w e a k   t o   st r o n g   a t mo s p h e r i c   t u r b u l e n c e   c h a n n e l s,”   O p t i k ,   v o l .   1 2 7 ,   n o .   6 ,   p p .   3 4 0 2 3 4 0 9 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j l e o . 2 0 1 5 . 1 2 . 0 6 0 .   [ 1 2 ]   A .   A .   F a r i d   a n d   S .   H r a n i l o v i c ,   O u t a g e   c a p a c i t y   o p t i mi z a t i o n   f o r   f r e e - sp a c e   o p t i c a l   l i n k w i t h   p o i n t i n g   e r r o r s,”   i n   J o u r n a l   o f   L i g h t w a v e   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 5 ,   n o .   7 ,   p p .   1 7 0 2 - 1 7 1 0 ,   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J LT. 2 0 0 7 . 8 9 9 1 7 4 .   [ 1 3 ]   S .   E .   Tr e v l a k i s,   A .   - A .   A .   B o u l o g e o r g o s ,   a n d   G .   K .   K a r a g i a n n i d i s ,   O u t a g e   P e r f o r ma n c e   o f   Tr a n sd e r ma l   O p t i c a l   W i r e l e ss   Li n k s   i n   t h e   P r e s e n c e   o f   P o i n t i n g   Er r o r s,   2 0 1 8   I EEE   1 9 t h   I n t e rn a t i o n a l   W o rks h o p   o n   S i g n a l   Pr o c e ss i n g   A d v a n c e i n   Wi r e l e ss   C o m m u n i c a t i o n s ( S PA WC ) ,   K a l a m a t a ,   G r e e c e ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 - 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S P A W C . 2 0 1 8 . 8 4 4 5 7 6 6 .   [ 1 4 ]   S .   Tr e v l a k i s ,   A . - A.   A.   B o u l o g e o r g o s ,   a n d   G .   K .   K a r a g i a n n i d i s ,   S i g n a l   Q u a l i t y   A ssessm e n t   f o r   Tr a n sd e r ma l   O p t i c a l   W i r e l e ss   C o mm u n i c a t i o n s   u n d e r   P o i n t i n g   Er r o r s,”   T e c h n o l o g i e s ,   v o l .   6 ,   n o .   4 ,   p .   1 0 9 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / t e c h n o l o g i e s 6 0 4 0 1 0 9 .   [ 1 5 ]   G .   K .   V a r o t so s ,   H .   E.   N i s t a z a k i s,   G .   S .   T o mb r a s,   K .   A i d i n i s,   F .   J a b e r ,   a n d   K .   K .   M u j e e b   R a h ma n ,   O n   t h e   u s e   o f   D i v e r s i t y   i n   Tr a n s d e r m a l   O p t i c a l   W i r e l e ss   Li n k s   w i t h   N o n z e r o   B o r e s i g h t   P o i n t i n g   E r r o r f o r   O u t a g e   P e r f o r m a n c e   Est i m a t i o n ,   2 0 1 9   8 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Mo d e r n   C i rc u i t s   a n d   S y s t e m s   T e c h n o l o g i e s   ( MOCA S T ) ,   Th e ssa l o n i k i ,   G r e e c e ,   2 0 1 9 ,   p p .   1 - 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M O C A S T. 2 0 1 9 . 8 7 4 1 8 0 7 .   [ 1 6 ]   S .   E .   Tr e v l a k i s ,   A .   A .   A .   B o u l o g e o r g o s,   a n d   G .   K .   K a r a g i a n n i d i s,   O n   t h e   I mp a c t   o f   M i sa l i g n me n t   F a d i n g   i n   Tr a n s d e r m a l   O p t i c a l   W i r e l e ss  C o m mu n i c a t i o n s,”   2 0 1 8   7 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Mo d e rn   C i rc u i t a n d   S y s t e m T e c h n o l o g i e ( MO C A S T ) Th e ss a l o n i k i ,   G r e e c e ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 - 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M O C A S T. 2 0 1 8 . 8 3 7 6 6 1 3 .   [ 1 7 ]   S .   La n g e   e t   a l . ,   A n   A C - p o w e r e d   o p t i c a l   r e c e i v e r   c o n su m i n g   2 7 0 μW  f o r   t r a n s c u t a n e o u 2 M b / d a t a   t r a n s f e r ,   2 0 1 1   I E EE   I n t e r n a t i o n a l   S o l i d - S t a t e   C i r c u i t s   C o n f e re n c e ,   S a n   Fr a n c i s c o ,   C A ,   U S A ,   2 0 1 1 ,   p p .   3 0 4 - 3 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S S C C . 2 0 1 1 . 5 7 4 6 3 2 9 .   [ 1 8 ]   T.   Li u ,   J .   A n d e r s ,   a n d   M .   O r t ma n n s,   S y s t e l e v e l   mo d e l   f o r   t r a n sc u t a n e o u o p t i c a l   t e l e me t r i c   l i n k ,   2 0 1 3   I E EE  I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   C i r c u i t s   a n d   S y s t e m s ( I S C A S ) ,   B e i j i n g ,   C h i n a ,   2 0 1 3 ,   p p .   8 6 5 - 8 6 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S C A S . 2 0 1 3 . 6 5 7 1 9 8 4 .   [ 1 9 ]   T.   L i u ,   U .   B i h r ,   S .   M .   A n i s,  a n d   M .   O r t man n s ,   O p t i c a l   t r a n s c u t a n e o u s l i n k   f o r   l o w   p o w e r ,   h i g h   d a t a   r a t e   t e l e met r y ,   2 0 1 2   A n n u a l   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o f   t h e   I E EE   En g i n e e ri n g   i n   Me d i c i n e   a n d   Bi o l o g y   S o c i e t y ,   S a n   D i e g o ,   C A ,   U S A ,   2 0 1 2 ,   p p .   3 5 3 5 - 3 5 3 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EM B C . 2 0 1 2 . 6 3 4 6 7 2 9 .   [ 2 0 ]   X .   F a n ,   J.   N i u ,   J.   C h e n g ,   a n d   J.   M a ,   F e w - M o d e   F i b e r - B a se d   F r e e - S p a c e   O p t i c a l   C o mm u n i c a t i o n   w i t h   N o n z e r o   B o r e si g h t   P o i n t i n g   Er r o r s,   i n   I E EE  Ph o t o n i c T e c h n o l o g y   L e t t e rs,   v o l .   3 3 ,   n o .   1 0 ,   p p .   5 1 9 - 5 2 2 ,   1 5   M a y 1 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LPT . 2 0 2 1 . 3 0 7 2 0 3 2 .   [ 2 1 ]   G .   K .   V a r o t s o s   e t   a l . ,   P r o b a b i l i t y   o f   f a d e   e st i ma t i o n   f o r   F S O   l i n k s   w i t h   t i me  d i sp e r si o n   a n d   t u r b u l e n c e   m o d e l e d   w i t h   t h e   g a mm a - g a mm a   o r   t h e   I - K   d i st r i b u t i o n ,   O p t i k ,   v o l .   1 2 5 ,   n o .   2 4 ,   p p .   7 1 9 1 7 1 9 7 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j l e o . 2 0 1 4 . 0 8 . 0 4 7 .   [ 2 2 ]   R .   B - R u i z ,   A .   G - Z a mb r a n a ,   C .   C . -   V á z q u e z ,   a n d   B .   C - V á z q u e z ,   N o v e l   a p p r o x i ma t i o n   o f   m i sa l i g n me n t   f a d i n g   m o d e l e d   b y   B e c k m a n n   d i s t r i b u t i o n   o n   f r e e - sp a c e   o p t i c a l   l i n k s ,   O p t i c Ex p ress ,   v o l .   2 4 ,   n o .   2 0 ,   p p .   2 2 6 3 5 - 2 2 6 4 9 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 3 6 4 / o e . 2 4 . 0 2 2 6 3 5 .   [ 2 3 ]   G .   K .   V a r o t s o s,   H .   E.   N i s t a z a k i s ,   a n d   G .   S .   To m b r a s ,   O F D M   R o F S O   l i n k s   w i t h   r e l a y s   o v e r   t u r b u l e n c e   c h a n n e l a n d   n o n z e r o   b o r e si g h t   p o i n t i n g   e r r o r s,   J o u rn a l   o f   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 2 ,   p p .   6 4 4 6 6 0 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 2 7 2 0 / j c m. 1 2 . 1 2 . 6 4 4 - 6 6 0 .   [ 2 4 ]   G .   K .   V a r o t so s ,   H .   E.   N i st a z a k i s ,   W .   G a p p ma i r ,   H .   G .   S a n d a l i d i s ,   a n d   G .   S .   To mb r a s ,   D F   r e l a y e d   su b c a r r i e r   F S O   l i n k o v e r   M a l a g a   t u r b u l e n c e   c h a n n e l s   w i t h   p h a se  n o i s e   a n d   n o n - z e r o   b o r e s i g h t   p o i n t i n g   e r r o r s,   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   8 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 5 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 8 0 5 0 6 6 4 .   [ 2 5 ]   G .   K .   V a r o t s o s,  H .   E .   N i s t a z a k i s,  A .   N .   S t a ssi n a k i s,  C .   K .   V o l o s ,   V .   C h r i s t o f i l a k i s ,   a n d   G .   S .   To m b r a s ,   M i x e d   To p o l o g y   o f   D F   R e l a y e d   Te r r e s t r i a l   O p t i c a l   W i r e l e ss  Li n k w i t h   G e n e r a l i z e d   P o i n t i n g   Er r o r o v e r   Tu r b u l e n c e   C h a n n e l s,   T e c h n o l o g i e s ,   v o l .   6 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 5 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / t e c h n o l o g i e s 6 0 4 0 1 2 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.