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Type: TESE DIGITAL
Title: On the phase of the kappa-mu fading process = Sobre a fase do processo de desvanecimento kappa-mu
Title Alternative: Sobre a fase do processo de desvanecimento kappa-mu
Author: Porto, Iury Bertollo Gomes, 1986-
Advisor: Yacoub, Michel Daoud, 1955-
Abstract: Resumo: Esta tese apresenta um estudo sobre as estatísticas de fase dos modelos kappa-mu e Nakagami-m generalizado. São encontradas e descritas as fórmulas exatas da Função Distribuição Acumulada da Probabilidade (FDA) de Fase e sua inversa, do modelo Nakagami-m generalizado. Foram também encontradas aproximações analíticas para a Taxa de Cruzamento de Fase (TCF) e para a Função Densidade de Probabilidade (FDP) de Fase do modelo kappa-mu, em fórmulas fechadas. Estas aproximações tem valores quase indistinguíveis das fórmulas exatas, mas requerem consideravelmente menos recursos computacionais para o seu cálculo. Em particular, a aproximação da FDP de Fase é uma nova distribuição de probabilidade, restrita ao intervalo [0, 2pi), e que herda tanto a generalidade quanto o significado físico do modelo kappa-mu, o que a torna adequada para o estudo da fase de sinais propagados em canais com desvanecimento. Esta distribuição tem como casos particulares tanto a distribuição de fase de Nakagami-m como a FDP de Von Mises (Tikhonov). Diversas fórmulas exatas de estatísticas conjuntas da distribuição kappa-mu envolvendo combinações do envelope, fase e suas respectivas derivadas no tempo são apresentadas. Adicionalmente, o erro entre as aproximações encontradas e a solução exata é calculado para uma grande faixa dos parâmetros kappa, mu e phi, delimitando as regiões onde a aproximação e a solução exata são mais próximas. Os problemas com os modelos de simulação da fase do modelo kappa-mu são discutidos e um novo simulador foi desenvolvido. O novo simulador gera amostras correlacionadas que são distribuídas de acordo com as estatísticas exatas de primeira e segunda ordem do modelo kappa-mu. As estatísticas derivadas aqui e o simulador apresentado facilitam drasticamente o uso do modelo kappa-mu para estudo de canais com desvanecimento

Abstract: This thesis presents a study on the kappa-mu and the generalized Nakagami-m phase statistics. The exact formula of the phase Cumulative Distribution Function (CDF) and its inverse of the generalized Nakagami-m model are found and described. An approximation for both the Phase Crossing Rate (PCR) and Phase Probability Density Function (PDF) of the kappa-mu model are found, as analytic closed-form expressions. These approximations yield results almost indistinguishable from the exact integral formulation but require significantly less computational resources. In particular, the approximation of the Phase PDF is itself a new general distribution, bounded in the interval [0, 2pi) and inheriting both the generality and physical meaning of the kappa-mu model, which makes it suitable to be used as a standalone random variable to study phase processes. This new distribution encompasses both the emph{exact} Nakagami-m phase as well as the emph{exact} Von Mises (Tikhonov) densities as special cases. Joint statistics involving combinations of the envelope, phase, and their time derivatives are defined in an exact manner. Furthermore, the error between the approximation and the exact solution is computed for a wide range of the parameters kappa, mu and phi, delineating the regions where the approximation follows more closely the exact solution. The shortcomings of the existing simulation models for the phase of the kappa-mu fading model are discussed and a new simulator is described. The new simulator generates correlated kappa-mu samples that are distributed according to the exact kappa-mu first and second order statistics. The formulations and the simulator presented here drastically facilitate the use of the kappa-mu model to study fading channels
Subject: Canal em desvanecimento
Variáveis aleatórias
Métodos de simulação
Distribuição (Probabilidades)
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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