Distribuições e estatisticas de ordem superior para o canal sem fio
Gustavo Fraidenraich
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP F842d
[Distributions and higher-order statistics for wireless channels]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
107p. : il.
Orientador: Michel Daoud Yacoub
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Resumo: Neste trabalho, uma nova distribuição de probabilidade amplamente geral, a distribuição a-?-?-µ, é proposta. Esta distribuição contempla como casos particulares várias outras distribuições conhecidas na literatura, tais como Rayleigh, Rice, Nakagami-m, Hoyt, Weibull, a-? (Gamma Generalizada)...
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Resumo: Neste trabalho, uma nova distribuição de probabilidade amplamente geral, a distribuição a-?-?-µ, é proposta. Esta distribuição contempla como casos particulares várias outras distribuições conhecidas na literatura, tais como Rayleigh, Rice, Nakagami-m, Hoyt, Weibull, a-? (Gamma Generalizada) ?-µ e ?-µ. Por conta de sua generalidade, todos os mais importantes ambientes de desvanecimento de curto prazo são modelados por esta distribuição. Além de prover a função densidade de probabilidade para o modelo a-?-?-µ, os momentos e a função cumulativa de probabilidade também são encontrados. Este modelo geral é então especializado para quatro casos particulares, para os quais distribuições mais simples, mas ainda gerais, são encontradas: a a-?-µ, a-?-µ, ?-? Simétrica e ?-? Assimétrica. Para esses casos, estimadores práticos baseados nos momentos são deduzidos. A aplicabilidade destes estimadores é verificada utilizando medidas de campo realizadas na Unicamp com um equipamento construído no laboratório Wisstek para este ?m. Em seguida, estatísticas de ordem superior, em particular a taxa de cruzamento de nível e a duração média de desvanecimento, são encontradas de forma exata para os ambientes Hoyt e Weibull em sistemas de diversidade com M ramos desbalanceados, não idênticos e independentes utilizando os combinadores por ganho igual e por razão máxima. Neste trabalho, o resultado geral é validado através de simulações e redução das expressões gerais para casos em que os resultados já são conhecidos. Além disso, para alguns destes casos particulares, as expressões gerais são simplificadas e reduzidas a fórmulas fechadas. Estendendo esse último campo de investigação e seguindo um pioneiro trabalho da literatura, o qual abordou o caso Rayleigh, a taxa de cruzamento de nível e a duração média de desvanecimento são obtidas para ambientes Hoyt com dois ramos correlacionados. Nesta investigação, reformula-se a metodologia da literatura e obtém-se um procedimento geral para a análise da taxa de cruzamento de nível e duração média de desvanecimento em ambientes com apenas um cluster, com aplicação direta aos canais Rice, Weibull, ?-? Simétrica e ?-? Assimétrica. Finalmente, este trabalho propõe, de forma precursora, uma distribuição para a fase do canal Nakagami-m. Ao contrário do que, convencionalmente e por simplicidade, se postulava, a distribuição de fase é não uniforme e dependente de m, o que torna o modelo compatível com aqueles aproximados por Nakagami-m, nomeadamente Hoyt e Rice
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Abstract: In this work, a new, very general probability density function, the a-?-?-µ distribution, is proposed. This distribution comprises, as particular cases, several other well known distributions such as Rayleigh, Rice, Nakagami-m, Hoyt, Weibull, a-? (Generalized Gamma) ?-µ and ?-µ. Due to its...
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Abstract: In this work, a new, very general probability density function, the a-?-?-µ distribution, is proposed. This distribution comprises, as particular cases, several other well known distributions such as Rayleigh, Rice, Nakagami-m, Hoyt, Weibull, a-? (Generalized Gamma) ?-µ and ?-µ. Due to its generality, all of the most important short fading environments can be modeled by this distribution. Besides providing the probability density function for the a-?-?-µ model, the moments and the cumulative distribution function are also found. This general model is then specialized into four particular cases, for which new simpler, though still general, distributions, are found: the a-?-µ, a-?-µ, Symmetrical ?-?, and Asymmetrical ?-?. For these cases, practical moment-based estimators are derived. The applicability of these estimators is verified using field measurements obtained through an experiment conducted at the University of Campinas (Unicamp) with an equipment specially built for this end in the Wisstek laboratory. Higher order statistics, more specifically the level crossing rates and average fade durations, are then obtained in an exact form for the Hoyt and Weibull fading environments. The results are applicable to M unbalanced, non-identical, and independent channels using equal gain and maximal ratio combining techniques. The general results are thoroughly validated by means of simulation and also by reducing the general solution to some particular cases for which the solutions are known. Moreover, new closed form expressions are also achieved for some of these particular cases. Extending this field of investigation and following a pioneering work in the literature, which approached the Rayleigh case, the level crossing rate and average fade duration are obtained considering two correlated, unbalanced, and non-identical branches in a Hoyt fading environment. In this investigation, the methodology found in the literature is reformulated and generalized so as to comprise several other cases. The general procedure developed for this analysis can now be applied to other fading environment for which one cluster of mutipaths exists, i.e., Rice, Weibull, Symmetrical ?-?, and Asymmetrical ?-?. Finally, this work proposes, in a pioneering way, the phase distribution for the Nakagami-m channel. Contrary to what conventionally, and for simplicity, was usually postulated, the phase distribution is non-uniform and dependent on m, rendering this model compatible with those approximated by Nakagami-m, namely Hoyt and Rice
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Yacoub, Michel Daoud, 1955-
Orientador
d'Ávila, César Kyn, 1970-
Avaliador
Soares, Dalton Arantes
Avaliador
Portugheis, Jaime, 1959-
Avaliador
Alencar, Marcelo Sampaio de, 1957-
Avaliador
Jeszensky, Paul Jean Etienne
Avaliador
Cardieri, Paulo, 1964-
Avaliador
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Gustavo Fraidenraich
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Gustavo Fraidenraich
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