Аппроксимация кумулятивного распределения огибающей сигналов в радиоканалах с произвольным рассеянием
DOI:
https://doi.org/10.20535/S002134702012002XКлючові слова:
статистическая модель канала, система мобильной связи, кумулятивное распределение огибающей, гамма-распределение, аппроксимация Накагами, канал АБГШ, индекс мерцаний канала, релеевский канал, райсовский канал, канал TWDP, погрешность аппроксимации, канал MWDPАнотація
Предложен метод аппроксимации кумулятивной функции распределения (КФР) огибающей сигнала на выходе произвольного радиоканала на основе гамма-распределения. Частным случаем предложенного подхода является известный метод аппроксимации Накагами. Однако, в отличие от метода Накагами, в работе строго показана сходимость КФР произвольной неотрицательной статистики к предлагаемой асимптотической КФР, и определены условия такой сходимости. Предложенный метод обеспечивает возможность учета вида обработки приемного устройства. Использование предлагаемой аппроксимации проиллюстрировано на примере канала с аддитивным белым гауссовским шумом без памяти, однако возможности его применения значительно шире. Показано, что специфика модели канала сводится к единому параметру, который в работе назван индексом мерцаний канала. Выполнены расчеты индекса мерцаний для нескольких моделей каналов, на основе которых проведен анализ погрешностей предлагаемой аппроксимации КФР. Анализ показал, что в практически значимом диапазоне значений КФР і 0,5 относительная погрешность аппроксимации находится в пределах нескольких процентов. Проиллюстрирована возможность относительно простого статистического описания новых моделей каналов, традиционное описание которых наталкивается на существенные математические трудности. Предложено многолучевое обобщение модели канала TWDP, названное в работе каналом MWDP.
Посилання
S. M. Rytov, Y. A. Kravtsov, V. I. Tatarskii, Principles of Statistical Radiophysics 1. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1987, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-69201-7.
D. W. Matolak, J. Frolik, “Worse-than-Rayleigh fading: Experimental results and theoretical models,” IEEE Commun. Mag., vol. 49, no. 4, pp. 140–146, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2011.5741158.
X. Yin, X. Cheng, Propagation Channel Characterization, Parameter Estimation, and Modeling for Wireless Communications. Wiley-IEEE Press, 2016, uri: https://www.wiley.com/en-us/Propagation+Channel+Characterization%2C+Parameter+Estimation%2C+and+Modeling+for+Wireless+Communications-p-9781118188231.
M. D. Yacoub, “The κ-μ distribution and the η-μ distribution,” IEEE Antennas Propag. Mag., vol. 49, no. 1, pp. 68–81, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/MAP.2007.370983.
N. Hajri, N. Youssef, T. Kawabata, M. Patzold, W. Dahech, “Statistical properties of double Hoyt fading with applications to the performance analysis of wireless communication systems,” IEEE Access, vol. 6, pp. 19597–19609, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2820746.
N. C. Beaulieu, X. Jiandong, “A novel fading model for channels with multiple dominant specular components,” IEEE Wirel. Commun. Lett., vol. 4, no. 1, pp. 54–57, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/LWC.2014.2367501.
M. K. Samimi, G. R. MacCartney, S. Sun, T. S. Rappaport, “28 GHz millimeter-wave ultrawideband small-scale fading models in wireless channels,” in 2016 IEEE 83rd Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2016, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/VTCSpring.2016.7503970.
A. Olutayo, H. Ma, J. Cheng, J. F. Holzman, “Level crossing rate and average fade duration for the Beaulieu-Xie fading model,” IEEE Wirel. Commun. Lett., vol. 6, no. 3, pp. 326–329, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LWC.2017.2685506.
U. Karabulut, A. Awada, I. Viering, M. Simsek, G. P. Fettweis, “Spatial and temporal channel characteristics of 5G 3D channel model with beamforming for user mobility investigations,” IEEE Commun. Mag., vol. 56, no. 12, pp. 38–45, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2018.1800218.
A. Olutayo, J. Cheng, J. F. Holzman, “A new statistical channel model for emerging wireless communication systems,” IEEE Open J. Commun. Soc., vol. 1, pp. 916–926, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/OJCOMS.2020.3008161.
J. Huang, Y. Liu, C.-X. Wang, J. Sun, H. Xiao, “5G millimeter wave channel sounders, measurements, and models: Recent developments and future challenges,” IEEE Commun. Mag., vol. 57, no. 1, pp. 138–145, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2018.1701263.
C. Huang, A. F. Molisch, R. He, R. Wang, P. Tang, Z. Zhong, “Machine-learning-based data processing techniques for vehicle-to-vehicle channel modeling,” IEEE Commun. Mag., vol. 57, no. 11, pp. 109–115, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.001.1900124.
Y. Liu, C.-X. Wang, J. Huang, “Recent developments and future challenges in channel measurements and models for 5G and beyond high-speed train communication systems,” IEEE Commun. Mag., vol. 57, no. 9, pp. 50–56, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.001.1800987.
J. Hu, Z. Zhang, J. Dang, L. Wu, G. Zhu, “Performance of decode-and-forward Relaying in mixed Beaulieu-Xie and M dual-hop transmission systems with digital coherent detection,” IEEE Access, vol. 7, pp. 138757–138770, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2942992.
М. Аль-Рави, М. Аль-Рави, “Анализ эффективности массовой MIMO системы восходящей связи при использовании канала с замираниями Накагами-m,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 60, no. 1, pp. 18–24, 2017, doi: https://doi.org/10.20535/s0021347017010022.
К. Джинг, Г. Джинхин, “Исследование широкополосного спутникового канала мобильной связи MIMO с двойной ортогональной поляризацией на основе LMS модели c четырьмя состояниями,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 58, no. 12, p. 31, 2015, doi: https://doi.org/10.20535/S002134701512002X.
H. L. Van Trees, Detection, Estimation, and Modulation Theory, Part I. New York: Wiley and Sons, 1968.
I. S. Gradshteyn, I. M. Ryzhik, Table of Integrals, Series, and Products, 7th ed. Academic Press, 2007, uri: https://www.academia.edu/36550954/I_S_Gradshteyn_and_I_M_Ryzhik_Table_of_integrals_series_and_products_Academic_Press_2007_.
Ю. А. Чернов, Распространение Радиоволн и Прикладные Вопросы. Москва: Техносфера, 2017.
P. 53.-14 Recommendation, Ionospheric Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Satellite Networks and Systems. Geneva: ITU, 2019, uri: https://www.itu.int/rec/R-REC-P.531-14-201908-I/en.
G. D. Durgin, T. S. Rappaport, D. A. De Wolf, “New analytical models and probability density functions for fading in wireless communications,” IEEE Trans. Commun., vol. 50, no. 6, pp. 1005–1015, 2002, doi: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2002.1010620.
M. Rao, F. J. Lopez-Martinez, M.-S. Alouini, A. Goldsmith, “MGF approach to the analysis of generalized two-ray fading models,” IEEE Trans. Wirel. Commun., pp. 1–1, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2014.2388213.
T. Q. Duong, H.-J. Zepernick, T. A. Tsiftsis, V. N. Q. Bao, “Amplify-and-forward MIMO Relaying with OSTBC over Nakagami-m fading channels,” in 2010 IEEE International Conference on Communications, 2010, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/ICC.2010.5501922.
E. Zöchmann et al., “Better than Rician: modelling millimetre wave channels as two-wave with diffuse power,” EURASIP J. Wirel. Commun. Netw., vol. 2019, no. 1, p. 21, 2019, doi: https://doi.org/10.1186/s13638-018-1336-6.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Известия высших учебных заведений. РадиоэлектроникаИздатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.
Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).
Варианты доступа к статье:
1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)
В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).
2. Статья с последующим доступом по подписке
В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.
- Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
- Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
- Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
- Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
- Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
- Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
- Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
- Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
- Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
- Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
- Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
- Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
- В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
- Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
- Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.
