Generalized Doppler power spectrum for 3D non-isotropic scattering environments

Ho, J.T.Y.

doi:10.1109/glocom.2005.1577880

Cited by 7 publications

(6 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…But this form, due to its high complexity, is only of mathematical value and cannot be easily adapted to practical problems for extracting real channel metrics, such as LCR or ADF's. The interested reader should only consider the algebraic manipulations the author made in [9], in order to generate from his model the classical U-shaped PSD proposed by Clarke [10]. In [11] the Doppler spectrum for the mobile to mobile channel in the presence of 3-D isotropic scattering at both the receiver and transmitter was investigated and in [12] a multiple input-multiple output (MIMO) channel with 3-D scattering was studied.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…A simple model which combines both 3-D scattering and sectored arrival of multipath energy can be viewed in [8]. In [9] a generalized Doppler PSD has been derived in closed form for arbitrary 3-D scattering environments. But this form, due to its high complexity, is only of mathematical value and cannot be easily adapted to practical problems for extracting real channel metrics, such as LCR or ADF's.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

A Small Scale Fading Model with Sectored and Three Dimensional Diffuse Scattering

Karadimas

Vagenas

Kotsopoulos

2008

2008 5th IEEE Consumer Communications and Networking Conference

View full text Add to dashboard Cite

In frequency non-selective fading channels the multipath components can arrive at the mobile receiver via a three dimensional (3-D) scattering mechanism. That case occurs especially in urban environments, in which the tall buildings and other obstacles cause an arrival of multipath energy in the elevation plane, besides that arriving in the azimuth one. Another issue, which is a matter of investigation, is that the multipath energy may arrive at the mobile receiver in specific angular sectors. This is caused when a part of energy is blocked by the channel obstacles, or no multipath energy arrives from certain directions, due to lack of scattering objects in those directions, or directional antennas are employed. In this paper we propose a model which takes into account both 3-D multipath scattering and partial arrival of multipath energy. The proposed model assumes that the multipath components arrive at specific angular sectors in the azimuth receiver's plane, whereas in the elevation plane the angles of arrival are of continuous nature. Moreover a specular component with constant amplitude also exists. From the closed form autocorrelation function, the Doppler power spectral density (PSD) of the model is analytically derived. Afterwards the probability density function (PDF) of the envelope and phase are analytically calculated. What follows are the second order statistics, level crossing rate (LCR) and average duration of fades (ADF's), in closed form.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Small Scale Fading Model with Sectored and Three Dimensional Diffuse Scattering

Karadimas

Vagenas

Kotsopoulos

2008

2008 5th IEEE Consumer Communications and Networking Conference

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…It may be noticed that we have dropped the subscript d for notational simplicity. In the Clarke's stationary Rayleigh fading channel model and generalizations thereof [2][3][4][5][6], the channel spectrum is time-invariant making it possible to have a fixed sampling rate. In the non-stationary scenario at hand, we are at freedom to either fix or use variable transmission and sampling rates to ensure, at least, Nyquist sampling of the channel process.…”

Section: A Discretization Of Continuous-time Channel Processmentioning

confidence: 99%

“…Several generalizations of the Clarke's model exist in literature, e.g., [2][3][4][5][6]. However, all these generalizations assume a constant mobile velocity or, equivalently, stationary channel statistics.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Wigner-Ville distribution of a type of non-stationary mobile Rayleigh fading channels

Iqbal

Abhayapala

Javed³

et al. 2009

2009 IEEE 13th International Multitopic Conference

View full text Add to dashboard Cite

Abstract-The classical Clarke model of mobile radio reception assumes a constant mobile velocity. We, in this paper, relax the assumption of constant mobile velocity to allow the mobile to have constant acceleration and derive expression for the non-stationary autocorrelation function of the channel process in general 2-dimensional (2D) scattering environments. Under suitable assumptions, an expression for Wigner-Ville spectrum is obtained in isotropic scattering environment which suggests that the Wigner-Ville spectrum is a natural generalization of the Clarke's model to constant mobile acceleration scenario.

show abstract

“…Στην εργασία[63], παρουσιάζεται μια επέκταση του μη γεωμετρικού μοντέλου της εργασίας[58], θεωρώντας ότι η PDF των γωνιών άφιξης στο αζιμούθιο επίπεδο είναι ασυνεχής στο διάστημα [~π, π\. Στην εργασία[64], η PSD προέκυψε σε κλειστή (157-161)] και[16], παρουσιάζεται μια τέτοια μη συμμετρική PSD. Μια πιο γενικευμένη PSD σε σχέση με την τελευταία, υπάρχει στην εργασία[5, σελ.…”

unclassified

Στατιστική Διερεύνηση Της Διάδοσης Της Σκεδαζόμενης Ισχύος Και Του Λαμβανομένου Σήματος Σε Χρονικά Μεταβαλλόμενα Ασύρματα Κανάλια

Καραδήμας¹

View full text Add to dashboard Cite

Το αντικείμενο της παρούσης διατριβής είναι η μοντελοποίηση με χρήση στοχαστικών διαδικασιών, ασυρμάτων μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών με διαλείψεις (frequency non-selective fading channels). Η γνώση και μοντελοποίηση των χρονικών μεταβολών των ασυρμάτων καναλιών είναι αναγκαία για ένα πλήθος σύγχρονων εφαρμογών όπως μεταξύ άλλων η εκτίμηση της ταχύτητας κίνησης της φορητής συσκευής, μεταγωγή (handoff), δυναμική καταχώρηση συχνοτήτων και ο δυναμικός έλεγχος της ισχύος εκπομπής της φορητής μονάδας. Επίσης, βασιζόμενοι σε στοχαστικά μοντέλα, μπορούν να εκτιμηθούν διάφορα μεγέθη των καναλιών, όπως η μέση χρονική διάρκεια των ριπών σφαλμάτων (error bursts) και η απόδοση των χρησιμοποιουμένων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Στην παρούσα διατριβή μελετώνται μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια με διαλείψεις για κινητές συσκευές λήψης (mobile fading channels) και στατικά κανάλια με διαλείψεις (fixed wireless fading channels). Στην πρώτη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα του στατικού πομπού με κινούμενο δέκτη, ενώ στη δεύτερη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα όπου η κατάσταση τόσο του πομπού όσο και του δέκτη είναι στατική. Στα μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια των κινητών συσκευών, οι χρονικές μεταβολές συμβαίνουν λόγω της ταυτόχρονης άφιξης πολυοδευουσών συνιστωσών (multipath components) στον κινητό δέκτη. Οι συνιστώσες αυτές έχουν τυχαία φάση, συνεπώς προκαλούν στο λαμβανόμενο σήμα ταχείες αυξομειώσεις, λόγω του ότι μπορούν να υπερτίθενται με τυχαίο τρόπο. Με τη σειρά τους, οι πολυοδεύουσες συνιστώσες μπορούν να καταφθάνουν στον κινητό δέκτη διαδιδόμενες σε δυο ή τρεις διαστάσεις. Το τελευταίο εξαρτάται από το αν καταφθάνουν υπό κάποια γωνία ανύψωσης σε σχέση με το επίπεδο κίνησης του δέκτη . Οι χρονικές μεταβολές του λαμβανόμενου σήματος επηρεάζονται επίσης από το φαινόμενο της σκίασης (shadowing ή shadow fading), το οποίο έχει ως αποτέλεσμα η μέση τιμή αυτού να παίρνει τυχαίες τιμές σε κάθε τοπική περιοχή (local area). Η σκίαση είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των πολυοδευουσών συνιστωσών με υψηλά κτήρια και εμπόδια, ώστε μέρος της ισχύος να μη φθάνει στον κινητό δέκτη. Στα στατικά μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια, οι τυχαίες φάσεις των πολυοδευουσών συνιστωσών και κατά συνέπεια οι χρονικές μεταβολές του λαμβανομένου σήματος είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των συνιστωσών με τα κινούμενα αντικείμενα / σκεδαστές του καναλιού. Η γνώση των βασικών στοχαστικών διαδικασιών που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση του λαμβανόμενου σήματος σε ασύρματα κανάλια κρίνεται απαραίτητη. Κατάλληλες τροποποιήσεις και επεξεργασία αυτών των διαδικασιών οδήγησαν στα περισσότερα εκ των αποτελεσμάτων της παρούσης διατριβής. Αυτές οι διαδικασίες είναι το εκτεταμένο μοντέλο Suzuki (extended Suzuki model) και το μοντέλο του Loo (Loo model). Η πρώτη διαδικασία προκύπτει από το πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Rice και μιας κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Rice-lognormal). Η δεύτερη διαδικασία προκύπτει ως το μέτρο της πρόσθεσης δυο διανυσμάτων, όπου το πλάτος του ενός ακολουθεί την κατανομή Rayleigh, ενώ το πλάτος του άλλου ακολουθεί την κατανομή lognormal. Οι διαδικασίες αυτές ανήκουν στην κατηγορία των σύνθετων στοχαστικών (composite stochastic), αφού μοντελοποιούν ταυτόχρονα την επίδραση της σκίασης και της πολυόδευσης σε μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια κινητών συσκευών λήψης. Όσο αφορά τα στατικά ασύρματα κανάλια, οι χρονικές μεταβολές τους καθορίζονται κάνοντας χρήση μιας κατάλληλης διαδικασίας Rice. Η δημιουργία ενός καινούργιου στοχαστικού μοντέλου για κανάλια κινητών συσκευών με διαλείψεις ήταν το ένα από τα αποτελέσματα της παρούσης διατριβής. Συγκεκριμένα, προέκυψε μια νέα σύνθετη στοχαστική διαδικασία, η οποία ανήκει στην κατηγορία των μοντέλων τύπου Suzuki και προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Weibull και μια κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Weibull-lognormal). Το σύνθετο μοντέλο Weibull-lognormal παρουσιάζεται στην απλή του μορφή με δυσδιάστατη ισοτροπική σκέδαση (two dimensional-2D isotropic scattering) και σε μια τροποποιημένη εκδοχή με δυσδιάστατη ανισοτροπική σκέδαση (anisotropic scattering). Στη συνέχεια, η εισαγωγή τρισδιάστατης (three dimensional-3D) ανισοτροπικής σκέδασης στο εκτεταμένο μοντέλο Suzuki και στο μοντέλο του Loo επέτρεψε να καθοριστεί με ακρίβεια η επίδραση αυτής στις χρονικές μεταβολές μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών για κινητές συσκευές λήψης. Η τρισδιάστατη σκέδαση μοντελοποιήθηκε θεωρώντας κατάλληλες κατανομές των γωνιών άφιξης (angle of arrival-AOA) των πολυοδευουσών συνιστωσών, τόσο στο αζιμούθιο επίπεδο (azimuth plane) κίνησης του δέκτη, όσο και στο κάθετο επίπεδο ανύψωσης (elevation plane). Τέλος, μελετήθηκε το στατικό μη επιλεκτικό στη συχνότητα ασύρματο κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, η κινητικότητα των σκεδαστών σε αυτά τα κανάλια μοντελοποιήθηκε κατάλληλα μέσω τριών κατανομών πιθανότητας για τις ταχύτητες των σκεδαστών. Στη συνέχεια, η κινητικότητα των σκεδαστών συνδέθηκε με αναλυτικό τρόπο με τις χρονικές μεταβολές αυτών των καναλιών.

show abstract

Generalized Doppler power spectrum for 3D non-isotropic scattering environments

Cited by 7 publications

References 11 publications

A Small Scale Fading Model with Sectored and Three Dimensional Diffuse Scattering

A Small Scale Fading Model with Sectored and Three Dimensional Diffuse Scattering

Wigner-Ville distribution of a type of non-stationary mobile Rayleigh fading channels

Στατιστική Διερεύνηση Της Διάδοσης Της Σκεδαζόμενης Ισχύος Και Του Λαμβανομένου Σήματος Σε Χρονικά Μεταβαλλόμενα Ασύρματα Κανάλια

Contact Info

Product

Resources

About