Analysis of Equal Gain Combining Over Fluctuating Two-Ray Channels With Applications to Millimeter-Wave Communications

Hashemi, Hadi; Haghighat, Javad; Eslami, Mohsen; Hamouda, Walaa

doi:10.1109/tvt.2019.2959877

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“…for V 1 = V 2 = 0 it reduces to Rayleigh channel model (see [15]-Table I, for details). The FTR model is widely adopted in recent works as an effective mmWave channel model in analyzing different communication schemes, see, e.g., [11], [12], [31]- [38] and references therein.…”

Section: B Motivation and Contributionsmentioning

confidence: 99%

“…Our asymptotic results enable us to address the question whether given a specific set of channel parameters, AF relaying outperforms point-to-point communication. It is also worth mentioning that although the works of [32] and [31] do not directly address relaying and instead focus on MRC an Equal Gain Combining (EGC), the results of [32] and [31] are applicable to DF relaying, as follows. If the relay decodes the source signal error-free and transmits to the destination, and meanwhile the destination receives another copy of the source signal via the direct (source to destination) link, the destination may combine the two received copies in order to gain better performance.…”

Section: B Motivation and Contributionsmentioning

confidence: 99%

“…However, in MRC, the goal is different, namely it is to derive the PDF of summation of several channel SNRs [32]. The EGC problem addresses derivation of the PDF of summation of two or more channel gain amplitudes [31]; that is more challenging compared to MRC, but is still different from and less challenging than the problem of finding the PDF of the harmonic mean which is required for AF relaying analysis and is addressed in this paper.…”

Section: B Motivation and Contributionsmentioning

confidence: 99%

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Amplify-and-Forward Relaying With Maximal Ratio Combining Over Fluctuating Two-Ray Channel: Non-Asymptotic and Asymptotic Performance Analysis

Hashemi

Haghighat

Eslami

et al. 2020

IEEE Trans. Commun.

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Fluctuating two-ray (FTR) channel model was shown to effectively characterize millimeter wave (mmWave) communication channels. In this paper, we adopt FTR to investigate amplify-and-Forward (AF) mmWave relaying system. Two communications scenarios are considered corresponding to the presence and absence of a direct link between the transmitter and receiver. Outage probability and symbol error rate (SER) are then analytically obtained as performance metrics. The results are further compared with the corresponding metrics obtained based on conventional channel models including Nakagamim and two-wave with diffuse power (TWDP). Especially, for the high-SNR regime, our analyses indicate that performance evaluations based on the conventional models significantly deviate from that of based on the FTR model. Our results provide quantitative insights on the importance of model selection in design and performance evaluations of relay-based mmWave systems. Moreover, for the high-SNR regime, we carry out asymptotic analysis and obtain a low-complexity expression for the achieved AF relaying gain. Such an expression provides a quantitative measure on whether or not AF relaying outperforms no-relaying in a given setting. Extensive numerical and simulation results are provided to confirm the accuracy of the analysis and investigate system performance in different settings.

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Section: B Motivation and Contributionsmentioning

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Section: B Motivation and Contributionsmentioning

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Section: B Motivation and Contributionsmentioning

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Amplify-and-Forward Relaying With Maximal Ratio Combining Over Fluctuating Two-Ray Channel: Non-Asymptotic and Asymptotic Performance Analysis

Hashemi

Haghighat

Eslami

et al. 2020

IEEE Trans. Commun.

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“…Por exemplo, somas de VAs aparecem em detecção de sinais, equalização, combinação de diversidade, e fenômenos de interferência [1]- [5]. Em particular, a soma de variáveis Nakagami-m tem se mostrado adequada para modelar o desvanecimento do canal em sistemas de ondas milimétricas 1 que utilizam combinação por ganho igual (EGC, do inglês equal-gain combining) [6]- [8], uma técnica clássica de diversidade amplamente explorada para melhorar o desempenho de redes convencionais e de quinta geração [9]- [11]. Nesses cenários, a análise de desempenho do sistema requer o conhecimento das estatísticas da soma, isto é, da função densidade de probabilidade (PDF, do inglês probability density function) ou, equivalentemente, da função de distribuição acumulada (CDF, do inglês cumulative distribution function).…”

Section: Introductionunclassified

Uma Solução Exata Mais Eficiente para a Soma de Variáveis Aleatórias Nakagami-m e Aplicações

García¹,

Parente²,

Garzón³

et al. 2021

Anais Do XXXIX Simpósio Brasileiro De Telecomunicações E Processamento De Sinais

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Resumo-Somas de variáveis aleatórias (VAs) desempenham um papel fundamental na análise de desempenho de sistemas de comunicação. Em particular, somas de VAs Nakagami-m permitem caracterizar e avaliar o desempenho de receptores com combinação por ganho igual (EGC, do inglês equal-gain combining), uma técnica clássica de diversidade que tem sido explorada em redes móveis de quinta geração. Como a caracterização estatística de somas de variáveis -em termos da função densidade de probabilidade (PDF, do inglês probability density function) ou da função de distribuição acumulada (CDF, do inglês cumulative distribution function) -envolve um tratamento matemático bastante intrincado, as soluções exatas existentes para a soma de VAs Nakagami-m são lentas, limitadas, ou mesmo inviáveis à medida que o número de VAs na soma aumenta. Neste trabalho, obtemos novas expressões exatas para a PDF e a CDF da soma de variáveis Nakagami-m, na forma de uma série infinita. Em comparação com o estado da arte, as novas expressões reduzem o custo computacional (ou, equivalentemente, o tempo de computação) em mais de 95%. Para mostrar a aplicabilidade dessas expressões, analisamos a probabilidade de outage em receptores EGC. Simulações de Monte Carlo corroboram nossos resultados analíticos.Palavras-Chave-Combinação por ganho igual, distribuição Nakagami-m, função densidade de probabilidade, função de distribuição acumulada, somas de variáveis aleatórias.

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“…Por outro lado, devido às condições severas de propagação na referida faixa, o desvanecimento do canal é um dos principais fenômenos que afetam o desempenho de uma rede sem fio. Nesse contexto, o modelo de canal de desvanecimento de pequena escala Fluctuating Two-Ray (FTR), recentemente proposto em [1], tem mostrado oferecer um melhor ajuste às flutuações experimentadas pelo canal na faixa das ondas milimétricas, em cenários com e sem linha de visada [2]. Neste trabalho, a caracterização estatística do modelo de desvanecimento FTR é realizada por meio da função densidade de probabilidade (PDF).…”

Section: Introductionunclassified

Simulação e Caracterização Estatística de Canais de Desvanecimento do Tipo Fluctuating Two-Ray

Gomes¹,

Mucin²,

Olivo³

2020

Anais De XXXVIII Simpósio Brasileiro De Telecomunicações E Processamento De Sinais

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Resumo-Neste trabalho, uma caracterização estatística do modelo de canal de desvanecimento Fluctuating Two-Ray (FTR) é realizada em termos da função densidade de probabilidade (PDF), e o desempenho de um sistema de comunicação sem fio ponto-a-ponto sujeito a esse tipo de desvanecimento é avaliado em termos da probabilidade de outage. O modelo FTR, proposto recentemente na literatura, é uma distribuição generalizada que tem recebido especial atenção, já que apresenta um excelente ajuste a medições de campo em uma ampla faixa de frequências, incluindo a faixa das ondas milimétricas. Por meio de rotinas de simulação, histogramas para o coeficiente de canal FTR são gerados, os quais são confrontados com a expressão analítica da PDF. O efeito do desvanecimento sobre a probabilidade de outage do sistema é avaliado por meio de simulações exaustivas de Monte Carlo em função dos parâmetros do modelo FTR. Palavras-Chave-Canal de desvanecimento, comunicações mmWave, Fluctuating Two-Ray, probabilidade de outage.

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Analysis of Equal Gain Combining Over Fluctuating Two-Ray Channels With Applications to Millimeter-Wave Communications

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Amplify-and-Forward Relaying With Maximal Ratio Combining Over Fluctuating Two-Ray Channel: Non-Asymptotic and Asymptotic Performance Analysis

Amplify-and-Forward Relaying With Maximal Ratio Combining Over Fluctuating Two-Ray Channel: Non-Asymptotic and Asymptotic Performance Analysis

Uma Solução Exata Mais Eficiente para a Soma de Variáveis Aleatórias Nakagami-m e Aplicações

Simulação e Caracterização Estatística de Canais de Desvanecimento do Tipo Fluctuating Two-Ray

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