Transmit antenna selection in fading wireless communication systems

Includes abstract.Includes bibliographical references (leaves 79-83).To address the drawbacks associated with multiple-input multiple-output (MIMO) systems, we propose the use of the transmit antenna selection technique. In transmit antenna selection, the best performing antenna(s) is selected from all the available transmit antennas for transmission. Transmit antenna selection reduces the number of radio frequency chains, and the system complexity while still achieving the goals of multiple antenna systems. In this thesis the performance of a MIMO system employing transmit antenna selection and maximal-ratiocombining is studied

РАЗНЕСЕННЫЙ ПРИЕМ СИГНАЛОВ ПРИ НАЛИЧИИ ЗАМИРАНИЙ ВЕЙБУЛЛА В КАНАЛАХ СВЯЗИ

We present a moments-based approach to the performance analysis of L-branch equal-gain combining and maximal-ratio combining receivers, operating in independent or correlated, not necessarily identically distributed, Weibull fading. For both equal-gain combining and maximal-ratio combining receivers the moments of the output signal-to-noise ratio are obtained in closed-form. An accurate approximate expression is derived for the moment-generating function of the output signal-to-noise ratio of the equal-gain combining receiver utilizing the Padé approximants theory, while a closed-form expression for the corresponding MGF of the maximal-ratio combining receiver, is obtained. Significant performance criteria, such as average output signal-to-noise ratio, amount of fading and spectral efficiency at the low power regime, are extracted in closed-forms, using the moments of the output signal-to-noise ratio for both independent and correlative fading. Moreover, using the well-known moment-generating function approach, the outage and the average symbol error probability for several coherent, non-coherent, binary, and multilevel modulation schemes, are studied. The average symbol error probability of dual-branch equal-gain combining and maximal-ratio combining receivers is also obtained when correlative fading is considered in the diversity input branches. The proposed mathematical analysis is illustrated by various numerical results and validated by computer simulations.Целью настоящей работы является рассмотрение характеристик L-канальных EGC и MRC приемников с линейным суммированием сигналов равной мощности и суммированием дифференциально взвешенных сигналов каждого канала при наличии независимых, не обязательно идентично распределенных, и коррелированных замираний Вейбулла в канале связи при разнесенном приеме сигналов, основанное на определении моментов высокого порядка для случайных параметров, а также определение среднего значения сигнал/помеха на выходе приемника, степени замирания, спектральной эффективности в области слабых сигналов, вероятности отказа и средней вероятности ошибок на символ как для когерентных, так и для некогерентных схем модуляции сигнала. Исследование проводилось на основе метода определения производящей функции моментов отношения сигнал/помеха и аппроксимации Паде. В рассматриваемой модели беспроводной системы связи и каналах предполагается, что помехи во входных каналах приемника не зависят от сигнала и некоррелированные между собой, а параметры канала связи мeдленно изменяются во времени, так что фаза сигнала может быть определена без затруднений. Результатом проведенных исследований является определение средней вероятности ошибки на символ для 2-канальных EGC и MRC приемников при коррелированных замираниях Вейбулла. Результаты компьютерного моделирования представлены для сравнения с численными результатами с целью определения точности предлагаемой аппроксимации Паде, демонстрируют высокую степень совпадения и подтверждают достоверность и точность предлагаемого теоретического подхода

Diversity signal processing over Weibull fading channels

Целью настоящей работы является рассмотрение характеристик L-канальных EGC и MRC приемников с линейным суммированием сигналов равной мощности и суммированием дифференциально взвешенных сигналов каждого канала при наличии независимых, не обязательно идентично распределенных, и коррелированных замираний Вейбулла в канале связи при разнесенном приеме сигналов, основанное на определении моментов высокого порядка для случайных параметров, а также определение среднего значения сигнал/помеха на выходе приемника, степени замирания, спектральной эффективности в области слабых сигналов, вероятности отказа и средней вероятности ошибок на символ как для когерентных, так и для некогерентных схем модуляции сигнала. Исследование проводилось на основе метода определения производящей функции моментов отношения сигнал/помеха и аппроксимации Паде. В рассматриваемой модели беспроводной системы связи и каналах предполагается, что помехи во входных каналах приемника не зависят от сигнала и некоррелированные между собой, а параметры канала связи мeдленно изменяются во времени, так что фаза сигнала может быть определена без затруднений. Результатом проведенных исследований является определение средней вероятности ошибки на символ для 2-канальных EGC и MRC приемников при коррелированных замираниях Вейбулла. Результаты компьютерного моделирования представлены для сравнения с численными результатами с целью определения точности предлагаемой аппроксимации Паде, демонстрируют высокую степень совпадения и подтверждают достоверность и точность предлагаемого теоретического подхода

PERFORMANCE ANALYSIS OF DUAL-BRANCH SELECTION DIVERSITY SYSTEM USING NOVEL MATHEMATICAL APPROACH

In this paper, novel mathematical approach for evaluation of probability density function (PDF) of instantaneous signal-to-interference ratio (SIR) at the receiver output in interference-limited environment is proposed. Dual-branch selection combining (SC) receiver operating over correlated Weibull fading channels applying SIR algorithm is considered. Analytical expression for joint PDF of desired signal and interference at the receiver output is derived and used for evaluation of PDF of instantaneous SIR. The expression for PDF of SIR is used for system performance analysis via outage probability, average bit error probability (ABEP) and average output SIR as system performance measures. Numerical results are graphically presented showing the effects of fading severity, average SIR at the input and level of correlation on the diversity receiver performance. In addition, results obtained for the PDF of instantaneous SIR in this paper, are compared to the results when the PDF of instantaneous SIR is directly calculated

PERFORMANCE COMPARISON OF DUAL-BRANCH AND TRIPLE-BRANCH SELECTION DIVERSITY RECEIVER BASED ON DESIRED SIGNAL ALGORITHM OVER CORRELATED WEIBULL FADING CHANNELS

As an important performance measure, in this paper the outage probability of dual- and triple-branch selection combining (SC) diversity system is compared. The analyzed system works over correlated Weibull fading channels in the presence of cochannel interference (CCI) where the output signal choice is done using desired signal algorithm. Results are graphically presented showing the influence of number of diversity branches, correlation coefficient and ratio of average powers of desired and interference signal

Advanced Trends in Wireless Communications

Physical limitations on wireless communication channels impose huge challenges to reliable communication. Bandwidth limitations, propagation loss, noise and interference make the wireless channel a narrow pipe that does not readily accommodate rapid flow of data. Thus, researches aim to design systems that are suitable to operate in such channels, in order to have high performance quality of service. Also, the mobility of the communication systems requires further investigations to reduce the complexity and the power consumption of the receiver. This book aims to provide highlights of the current research in the field of wireless communications. The subjects discussed are very valuable to communication researchers rather than researchers in the wireless related areas. The book chapters cover a wide range of wireless communication topics

A Survey of Air-to-Ground Propagation Channel Modeling for Unmanned Aerial Vehicles

In recent years, there has been a dramatic increase in the use of unmanned aerial vehicles (UAVs), particularly for small UAVs, due to their affordable prices, ease of availability, and ease of operability. Existing and future applications of UAVs include remote surveillance and monitoring, relief operations, package delivery, and communication backhaul infrastructure. Additionally, UAVs are envisioned as an important component of 5G wireless technology and beyond. The unique application scenarios for UAVs necessitate accurate air-to-ground (AG) propagation channel models for designing and evaluating UAV communication links for control/non-payload as well as payload data transmissions. These AG propagation models have not been investigated in detail when compared to terrestrial propagation models. In this paper, a comprehensive survey is provided on available AG channel measurement campaigns, large and small scale fading channel models, their limitations, and future research directions for UAV communication scenarios