Ασύρματα ψηφιακά τηλεπικοινωνιακά συστήματα σε γενικευμένα κανάλια διαλείψεων

Abstract

This thesis studies the performance of wireless communication systems operating over generalized fading channels. In the first part the performance of generalized selection combining (GSC) diversity receivers operating over independent but not identically (ind) distributed Weibull fading channels is studied. For this system important performance criteria such as average output signal to noise ratio amount of fading (ΑΓ) outage probability (OP) and average bit error probability (ABFP) are obtained. Additionally, by considering independent and identical distributed ΓG fading channels a simplified study of the OP and ABEP is performed. The second contribution of the thesis is the theoretical study of the composite fading environment that arises in cases where fading is superimposed on shadowing. This composite environment is modelled here with Κ and generalized Κ (Kc) distributions. Considering ind Kc fading channels important statistical metrics such as AF, OP and ABEP are obtained for selection diversity (SD) maximal ratio combining (MRC) equal gain combining (EGC) and switch and stay combining diversity receivers. Next the correlated (bivariate) Κ distribution with not necessarily identical shaping and scaling parameters is introduced and studied. For this composite and correlated fading channel the performance analysis of various diversity reception techniques such as MRC, EGC and SD is presented. In general the proposed analysis is accompanied by several numerical evaluated results clearly demonstrating the usefulness and flexibility of the theoretical approach.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή ( ΔΔ) μελετάται η επίδοση ασυρμάτων ψηφιακών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων τα οποία λειτουργούν σε γενικευμένα κανάλια διαλείψεων. Στο πρώτο μέρος εξετάζεται ο δέκτης συνδυασμού γενικευμένης επιλογής ( ΣΓΕ) ο οποίος λειτουργεί σε ανεξάρτητα αλλά μη ομοιόμορφα κατανεμημένα (ΑΜΟΚ) κανάλια διαλείψεων Weibull. Η ανάλυση περιλαμβάνει τα κριτήρια του μέσου λόγου σήματος προς θόρυβο (ΜΛΣΟ) της ποσότητας των διαλείψεων (ΙΙΔ) της πιθανότητας διακοπής της επικοινωνίας (ΠΔΕ) και της μέσης πιθανότητας σφάλματος bit (ΜΠΣΒ). Στη συνέχεια υποθέτοντας ανεξάρτητα και ομοιόμορφα κατανεμημένα κανάλια διαλείψεων ΓG εξετάζεται η επίδοση των δεκτών ΣΓΕ με βάση την ΠΔΕ και τη ΜΠΣΒ. Στο δεύτερο μέρος μελετάται το σύνθετο περιβάλλον διάδοσης που δημιουργείται όταν οι ΔΜΙΚ συνυπάρχουν με φαινόμενα σκίασης με τη βοήθεια των κατανομών Κ και γενικευμένη Κ (Κc). Στην περίπτωση των ΑΜΟΚ καναλιών Kc παρουσιάζεται η επίδοση των δεκτών συνδυασμού μέγιστου λογού (ΣΜΛ) συνδυασμού ίσης απολαβής ( ΣΙΑ) συνδυασμού μεταγωγής και παραμονής και του δέκτη διαφορισμού επιλογής (ΔL) με βάση τα κριτήρια του ΜΛΣΟ της ΠΔL και της ΙΙΔ. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η συσχετισμένη (δι μεταβαλλόμενη) κατανομή Κ η οποία χαρακτηρίζεται από μη ομοιόμορφους παράγοντες μορφοποίησης και κλίμακας. Γι’ αυτό το σύνθετο και συσχετισμένο κανάλι μελετάται η επίδοση των δεκτών ΣΜΛ, ΣΙΑ και ΔΕ. Η προτεινομένη ανάλυση συνοδεύεται από αριθμητικά αποτελέσματα τα οποία επιδεικνύουν ξεκάθαρα τη χρησιμότητα και την ευελιξία της θεωρητικής προσέγγισης.