Estatísticas de ordem superior para o modelo complexo "alpha-eta-kappa-mu"

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Anjos, André Antônio dos, 1986-
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/20.500.12733/1641046
Resumo: Orientadores: Michel Daoud Yacoub, Rausley Adriano Amaral de Souza
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spelling Estatísticas de ordem superior para o modelo complexo "alpha-eta-kappa-mu"Higher-order statistics for the "alpha-eta-kappa-mu" complex modelRádio - Transmissores e transmissão - DesvanecimentoSistemas de comunicação sem fioSistemas de comunicação móvel 5GOndas milimétricasSistemas de comunicação móvelRadio - Transmitters and transmission - FadingWireless communication systems5G mobile communication systemsMillimeter wavesMobile communicationOrientadores: Michel Daoud Yacoub, Rausley Adriano Amaral de SouzaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Os objetivos principais desta tese de doutorado são os seguintes: (i) revisitar o recém criado modelo de desvanecimento complexo ????-????-????-???? e suas principais características; (ii) mostrar que o modelo em questão proporciona uma melhora na qualidade de ajuste da envoltória do sinal de propagação na faixa de ondas milimétricas (mm-wave) se comparado com outros modelos de desvanecimento já consolidados; (iii) aprofundar o conhecimento do novo modelo de desvanecimento por meio da dedução de suas estatísticas de ordem superior e (iv) validar as novas estatísticas mediante o ajuste de curvas empíricas obtidas a partir de dados de uma campanha de medição em mm-wave realizada apenas para este fim, comparando o resultado obtido com o alcançado por outros modelos de desvanecimento. Inicialmente, o processo de ajuste para a função densidade de probabilidade e a função distribuição cumulativa da envoltória é realizado baseando-se em campanhas de medições conduzidas independentemente por grupos de pesquisa nas bandas de 28 GHz e 60 GHz, disponibilizadas na literatura em artigos sobre o tema. As estatísticas de ordem superior abordadas na parte de formulações matemáticas são aquelas relacionadas com a derivada temporal do processo ????-????-????-????, tendo em vista a obtenção de importantes métricas, tais como: taxa de cruzamento de nível, tempo médio de desvanecimento e taxa de cruzamento de fase. Um extenso número de formulações exatas para as correspondentes estatísticas é deduzida. Por meio de uma pequena amostra de gráficos, a flexibilidade provida pelo novo modelo, totalmente baseado em fenômenos físicos, torna-se evidente, reforçando seu potencial de utilização em uma enorme variedade de cenários. Uma campanha de medição completa em um ambiente interno na banda de mm wave também foi realizada, com o objetivo principal de caracterizar o desvanecimento de curto prazo do canal nessa faixa em termos das suas estatísticas de primeira e segunda ordem. As medidas foram conduzidas em uma grande variedade de cenários, com frequências variando de 55 GHz a 65 GHz, em condições de LoS e nLoS, com combinação de polarização horizontal e vertical em ambas as antenas de transmissão e recepção. Vários modelos de desvanecimento são testados, denominados Rayleigh, Rice, Nakagami-????, ????-????, ???? ????, ????-????, e ????-????-????-????. As principais estatísticas em análise na parte de validação experimental são a função densidade de probabilidade da envoltória do sinal e a taxa de cruzamento de nível, dada por unidade de distância. A partir dos dados experimentais, os parâmetros das estatísticas de cada modelo avaliado são estimados e as correspondentes curvas dos modelos teóricos são comparadas com a empírica para que o melhor modelo seja selecionado baseando-se em algumas métricas de qualidade de ajuste, denominadas NMSE, KS e AICAbstract: The aims of this thesis are the following: (i) to revisit the recently proposed ????-????-????-???? complex fading model and its main features; (ii) to show that this model provides the best fit for the envelope of a signal propagated in a millimeter wave (mm-wave) compared to other fading models already consolidated; (iii) to further the knowledge of this fading model through the derivation of some of its higher-order statistics; and (iv) to validate the new derived statistics by adjusting empirical curves obtained from data collected in mmwave for this purpose only. Initially, the fitting process for envelope probability density function and cumulative distribution function is carried out having as basis some field measurement campaigns conducted by independent research groups at the 28 GHz as well as at the 60 GHz band available in the literature. The higher-order statistics concern the time derivative of the whole ????-????-????-???? process with a view at obtaining important metrics, such as level crossing rate, average fade duration, and phase crossing rate. An extensive number of exact formulations for the corresponding statistics is derived. Through a small sample of plots, the flexibility provided by the physically-based model becomes evident, showing its potential to be used in a variety of propagation scenarios. A thorough measurement campaign in an indoor environment at the mm-wave band is also carried out with an aim at characterizing the short-term fading channel in terms of its first and second-order statistics. The measurements are conducted in a variety of scenarios, with frequencies ranging from 55 GHz to 65 GHz, in LoS and nLoS conditions, and combinations of horizontal and vertical polarizations at both transmitter and receiver. Several fading models are tested, namely Rayleigh, Rice, Nakagami-????, ????-????, ????-????, ????-????, and ????-????-????-????. The main statistics under analysis are the envelope probability density function and the level crossing rate given per distance unit. From the experimental data, the parameters of these statistics are estimated and the corresponding curves of the theoretical models are compared with the empirical ones and the best model is selected based on some goodness of fit metrics, namely NMSE, KS, and AICDoutoradoTelecomunicações e TelemáticaDoutor em Engenharia Elétrica[s.n.]Yacoub, Michel Daoud, 1955-Souza, Rausley Adriano Amaral de, 1972-Tejerina, Gustavo Rodrigues de LimaUrsini, Edson LuizFigueiredo, Felipe Augusto Pereira deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAnjos, André Antônio dos, 1986-20212021-02-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (94 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641046ANJOS, André Antônio dos. Estatísticas de ordem superior para o modelo complexo "alpha-eta-kappa-mu". 2021. 1 recurso online (94 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641046. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1162172Requisitos 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/openAccess2021-04-14T13:52:21Zoai::1162172Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-04-14T13:52:21Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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