Estatísticas de ordem superior para o modelo de envoltória "alpha-etakappa-mu"

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Marins, Tiago Reis Rufino, 1983-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641203
Resumo: Orientadores: Michel Daoud Yacoub, Rausley Adriano Amaral de Souza
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spelling Estatísticas de ordem superior para o modelo de envoltória "alpha-etakappa-mu"Higher order statistics for the "alpha-eta-kappa-mu" envelope modelOndas milimétricasRádio - Transmissores e transmissão - DesvanecimentoSistemas de comunicação sem fioSistemas de comunicação móvelMillimeter wavRadio - Transmitter and transmission - Fading5G mobile communication systemsWireless communication systemMobile communication systemOrientadores: Michel Daoud Yacoub, Rausley Adriano Amaral de SouzaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: A crescente demanda por taxas de dados tem sido constante e um precursor para a evolução das tecnologias de comunicações móveis. A convergência das inúmeras aplicações que estão surgindo e consequentemente sua convivência em uma mesma rede de dados é um dos desafios enfrentados pelas organizações internacionais de padronização, como o 3GPP. A escassez de espectro nas atuais faixas de frequências até 6 GHz torna sua utilização muito restritiva a algumas aplicações que demandam alta vazão. Assim, para os cenários que necessitam de mais vazão do sistema e, consequentemente, uma largura de faixa maior estão sendo direcionados para o uso das faixas de frequência denominadas de ondas milimétricas (mm-wave), como é o caso de um dos cenários previstos para o 5G-NR. Estudos estão sendo publicados com o objetivo de analisar o comportamento do canal de comunicação na faixa de frequência mm-wave, utilizando para isto os modelos teóricos de desvanecimento de curto prazo mais conhecidos, como Rayleigh, Rice e Nakagami-m. De fato, estas distribuições podem em alguns casos servir para este propósito, contudo, podem ocorrer combinações de fenômenos físicos que esses modelos não conseguem modelar, sendo necessário utilizar modelos de desvanecimento mais flexíveis como as distribuições alpha, µ, kappa µ e n µ. Recentemente foi proposto um modelo ainda mais flexível baseado em fenômenos físicos que abrange a maioria dos modelos físicos de desvanecimento de curto prazo, denominada distribuição alpha, eta, kappa, µ. Nesta tese são realizadas as deduções das expressões que permitem analisar as estatísticas de segunda ordem da distribuição alpha, eta, kappa, µ, considerando somente a envoltória do sinal. Continuando os trabalhos teóricos, são deduzidas as expressões que permitem estender as análises das estatísticas de segunda ordem para o domínio da frequência, sendo estas deduções realizadas para as distribuições mais convencionais como Rayleigh, Rice, Nakagami-m, como também para as mais flexíveis e gerais alpha- µ, kappa-µ, n-µ, e alpha, n, kappa µ. Adicionalmente aos trabalhos teóricos são realizadas as análises estatísticas de primeira e segunda ordem referente a duas campanhas de medidas realizadas na faixa de frequência mm-wave, sendo a primeira correspondente às frequências 55, 60 e 65 GHz e a segunda nas frequências destinadas para o 5G-NR, correspondentes às frequências de 26, 28 e 39 GHz. Na sequência são realizados ajustes de curvas das funções densidade de probabilidade e taxas de cruzamento de nível dos modelos teóricos a fim de identificar qual a distribuição que apresenta a melhor aderência em relação às distribuições empíricas. A comparação entre as diversas distribuições é realizada com base em métricas estatísticas conhecidas, como o erro quadrático médio normalizado (normalized mean square error, NMSE), Kolmogorov-Smirnov (KS) e o Akaike information criterion (AIC).Abstract: The growing demand for data rates has been constant and a precursor to the evolution of mobile communications technologies. The convergence of the applications that are emerging and consequently your coexistence in the same network is one of the challenges faced by standardization associations, such as 3GPP. The scarcity of spectrum in the current until 6 GHz makes its use very restrictive to some applications that have low throughput. Thus, the scenarios that provide the most throughput of the system and consequently a larger bandwidth have been directed to the use of frequency bands called millimeter waves (mmwave), as is the case of one of the scenarios for o 5G-NR. Studies are being published with the aim of analyzing the behavior of the communication channel in the mm-wave frequency bands, using the best-known theoretical short-term fading models, such as Rayleigh, Rice and Nakagami-m. In fact, these distributions can in some cases serve this purpose, however, can occur combinations between several physicals phenomena making these models inefficient, being necessary to use the most flexible fading models, such as the alpha-µ, k-µ, and n-µ. Recently, a more flexible model based on physicals phenomena has been proposed, called alpha-n, k-µ, that theoretically can represent any other distribution. In this thesis, deductions of the expressions to analyze the second order statistics of the distribution alpha, n, k, µ are performed, considering the envelope of the signal only. Continuing the theoretical work, are deduced the expressions that allow to extend the analyzes of the second order statistics for the frequency domain, these deductions being made for the more conventional distributions like Rayleigh, Rice, Nakagami-m, as well as for the more complex and general ones alpha-µ, k-µ, n-µ andalpha-n-k-µ. In addition to the theoretical work, first and second order statistical analyzes have been performed for two measurement campaign in the mm-wave frequency band, the first corresponding to frequencies 55, 60 and 65 GHz and the second in the frequencies intended for 5G-NR, corresponding the frequency of 26, 28 and 39 GHz. Afterward, curves adjustments are performed for the probability density functions and level crossing rates of the theoretical models in order to identify which distribution has the best adherence in relation to the empirical distributions. The comparison between the various distributions is performed based on qualitative statistical metrics, such as NMSE, KS and AIC.DoutoradoTelecomunicações e TelemáticaDoutor em Engenharia Elétrica[s.n.]Yacoub, Michel Daoud, 1955-Souza, Rausley Adriano Amaral de, 1972-Lopes, Waslon Terllizzie AraújoBairros, Thiago Alencar Moreira deTejerina, Gustavo Rodrigues de LimaArantes, Dalton SoaresUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMarins, Tiago Reis Rufino, 1983-20212021-02-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online ( 95 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641203MARINS, Tiago Reis Rufino. Estatísticas de ordem superior para o modelo de envoltória "alpha-etakappa-mu". 2021. 1 recurso online ( 95 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641203. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1163327Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-04-30T16:55:46Zoai::1163327Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-04-30T16:55:46Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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