Transparent UWB antennas have been the focus of this PhD research. The use of transparent UWB antennas for stealth and energy harvesting has been the underlying applications that have given impetus to this research. Such transparent antennas being built on materials that are discreet, flexible, conformal, conductive and having the ability to provide good antenna performance on glass to serve as the ‘last mile’ link in subsequent generation communications after 4G have been the basis for this contention. UWB in this regard is able to provide the transmission and reception of high data rates and fast video transmission that is an elementary demand of even a 4G wireless communications system. The integration of UWB antennas with photovoltaic to provide integral energy harvesting solutions that will further enhance the value of the UWB system in terms of cost effectiveness and performance are thus the basis of this work. This work hence starts with the study of a transparent conductive oxide polymer, AgHT and its properties, and culminates in the development of a transparent UWB antenna, which can be integrated with photovoltaic for window glass applications on homes and buildings. Other applications such transparent antennas can find use for like on-body wireless communications in healthcare monitoring was also analysed and presented. The radar absorbing material (RAM) property of the AgHT was investigated and highlighted using CST simulation software, as no measurement facilities were available. The transparent UWB antenna in lieu of the inherent absorbent property of the AgHT material is thus able to exhibit stealth characteristics, a feature that would be much desired in military communications. Introduction of a novel method of connecting the co-axial connector to the feed of the antenna to improve gain and efficiency of transparent polymer based antennas and the development of a UWB antenna that maintains its Omni-directional characteristic instead of becoming directional on an amorphous silicon solar cell are presented as some of the contributions for this research work. Some preliminary analysis on the impact of glass on UWB antennas for video transmission and how to improve transmission is presented. The ability of the conductive part of the antenna radiator to be used as a RF and microwave harvester and how it can further add value to a transparent UWB antenna is presented by way of experimental data. Finally yet importantly, this thesis presents some insight into how transparent antennas may be used in Green Technology Buildings to provide an integrated solution for both wireless communications and energy harvesting as part of the future work. Improvement to the aesthetics of the external appearance of residential buildings through the integration of transparent satellite dish onto solar panels on rooftops is also discussed and illustrated as part of this future work.

Η διπλωματική εργασία περιλαμβάνει τη μελέτη αλλά και την προσομοίωση ευφυούς κεραίας για την υποστήριξη εξειδικευμένων επικοινωνιακών υπηρεσιών και χωρίζεται σε έξι κυρίως κεφάλαια. Το 1ο κεφάλαιο αναλύει τις τεχνικές παραμέτρους των συστοιχιών κεραίας που είναι απαραίτητες για τη μελέτη. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια σε βάθος ανάλυση του κυψελοειδούς συστήματος κινητής επικοινωνίας και διακρίνουμε την περίπτωση του στατικού φωτισμού και της κεραιοσυστοιχίας που περιστρέφεται αποτελούμενη από έξυπνες κεραίες. Στο 3ο και στο 4ο κεφάλαιο μέσω διαγραμμάτων ροής (flow charts) δείχνουμε όλες τις απαραίτητες ενέργειες και τα στοιχεία που πρέπει να λάβουμε υπ’ όψιν για το σχεδιασμό και την κατασκευή του αντίστοιχου κεραιοσυστήματος. Στο 5ο κεφάλαιο αναφέρουμε τρόπους κατασκευής μιας συστοιχίας για την κάθε περίπτωση και τα συστατικά μέρη από τα οποία πρέπει να αποτελείται. Τέλος, το 6ο κεφάλαιο περιλαμβάνει γενικά συμπεράσματα και μελλοντικές χρήσεις των ευφυών κεραιών. / This thesis includes the study and simulation of smart antenna in support of specialized communications services, and is divided into six main chapters. The first chapter analyzes the technical parameters of antenna arrays that are needed for the study. In the second chapter is an in-depth analysis of cellular mobile communication system and distinguish the case of static lighting and rotating antenna array consisting of smart antennas. In the 3rd and 4th chapter through flowcharts are shown all the necessary steps and details that must be taken into account for the design and construction of the corresponding antenna system. The 5th chapter addresses how manufacturing an array for each case and the components of which must be composed. Finally, the sixth chapter contains general conclusions and future uses of smart antennas.

Στην διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη της κωδικοποίησης καναλιού, μελέτη των προβλημάτων που εισάγει το κανάλι, μελετώνται σε βάθος οι turbo κωδικοποιητές και διάφορα κριτήρια τερματισμού, γίνεται μελέτη της επίδρασης της πεπερασμένης ακρίβειας σε turbo συστήματα και προτείνονται αρχιτεκτονικές για την υλοποίηση των turbo αποκωδικοποιητών. / In this thesis we study the problem of channel coding, particularly we study turbo coding and termination criteria. Moreover we study the impact of fix point arithmetic on early stopping iterative turbo decoders and we proposed architectures for the implementation of turbo decoders in hardware.

Actuellement, les techniques multiporteuses sont largement utilisées dans les systèmes de transmission grâce à leur robustesse aux effets de trajets multiples et à leur implémentation efficace utilisant des FFTs. L'OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) est un type de modulation multiporteuse qui consiste à subdiviser un flux de données à très haut débit en plusieurs flux élémentaires à bas-débit qui sont transmis sur différentes sous-porteuses orthogonales. Récemment, une technique multiporteuse à base de bancs de filtres (FBMC) a été proposée comme une alternative permettant d'offrir quelques avantages par rapport à l'OFDM. Un des principaux avantages est l'amélioration de l'efficacité spectrale grâce à l'absence du préfixe cyclique (CP) et aux formes d'onde bien localisées en temps et en fréquence.Contrairement à ce qui est souvent supposé dans la littérature, l'asynchronisme existe intrinsèquement dans un bon nombre de systèmes de communication à cause de multiples facteurs tels que les délais de propagation et la distribution géographique des utilisateurs. Cet asynchronisme peut engendrer une perte d'orthogonalité entre les sous-porteuses qui peut se traduire par l'apparition d'interférences asynchrones causant à leurs tours une dégradation des performances du système. La modélisation de cette interférence présente un enjeu important dans la conception des systèmes de communication.Dans cette thèse, nous analysons l'impact de la désynchronisation temporelle sur les performances de l'OFDM et de la FBMC. Tout d'abord, nous présentons un modèle global permettant la caractérisation et l'analyse de l'interférence dans les systèmes multiporteuses asynchrones. Une nouvelle famille de tables d'interférence est proposée tenant compte du décalage temporel ainsi que de la distance spectrale entre les sous-porteuses interférente et victime. Les termes de ces tables sont calculés pour CP-OFDM et FBMC avec les deux formes d'onde IOTA et PHYDYAS. L'impact de l'interférence asynchrone sur le taux d'erreur (BER) et sur l'efficacité spectrale de l'OFDM/FBMC est examiné. En se basant sur les fonctions génératrices des moments de la puissance d'interférence, nous avons établi des expressions analytiques simples du BER et de l'efficacité spectrale moyens. Ces dernières expressions réduisent d'une façon considérable la complexité de l'évaluation des performances. Cette étude théorique a été consolidée et validée par des résultats de simulation pour différents scénarios où nous avons démontré que contrairement à l'OFDM, les modulations FBMC sont moins sensible à la désynchronisation temporelle grâce à la bonne localisation des formes d'ondes utilisées. / Multicarrier systems are widely used today due to their robustness to multipath effects and efficient implementation using FFT. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system is a class of multicarrier modulation which consists of splitting up a wide-band signal at a high symbol rate into several lower rate signals, each one occupying a narrower band. System performance improves because subcarriers experience flat fading channels and are orthogonal to one another. Recently, a number of papers have focused on a new alternative called Filter bank based multicarrier system (FBMC) which can offer a number of advantages over CP-OFDM system such as the improved spectral efficiency by not using a redundant CP and by having much better control of the out-of-band emission due to the time-frequency localized shaping pulses.Furthermore, asynchronism inherently exists in several communication systems due to many factors e.g. the propagation delays and the spatial distribution of users. As one of the most challenging issue in design of communication systems, the asynchronism can harmfully affect the system performance by causing the so-called asynchronous interference.In this dissertation, we investigate the impact of asynchronism on the performance of OFDM FBMC systems. First, we present a unified framework for multicarrier interference characterization and analysis in asynchronous environments. We propose a new family of interference tables that model the correlation between a given interfering subcarrier and the victim one, not only as a function of the spectral distance separating both subcarriers but also with respect to the timing misalignment between the subcarriers holders. These tables are derived for CP-OFDM, PHYDYAS-FBMC and IOTA-FBMC systems. Furthermore, the impact of the asynchronous interference on the average error rate and the average spectral efficiency of OFDM and FBMC systems is addressed. Based on computing the moment generating functions of the asynchronous interference power, simple new expressions for the exact evaluation of the average error rate and the average spectral efficiency are derived considering the frequency correlation fading between adjacent interfering subcarriers. These expressions significantly reduce the computation complexity of the performance evaluation.For each technique two scenarios are examined: fully-loaded network and partially loaded ones. The accuracy of the obtained expressions has been validated through different simulation results. In contrast to OFDM, FBMC waveforms are demonstrated to be less sensitive to timing asynchronism, due to the better frequency localization of the used prototype filters.

Recent years have witnessed that standard telecommunication services evolved more and more to next generation value-added services. This fact is accompanied by a change of service characteristics as new services are designed to fulfil the customer’s demands instead of just focussing on technologies and protocols. These demands can be very specific and, therefore, diverse potential service functionalities have to be considered by the service providers. To make matters worse for service providers, a fast transition from concept to market product and low price of a new service is required due to the increasing competition in the telecommunication industry. Therefore, effective test solutions need to be developed that can be integrated in current value-added service development life-cycles. Besides, these solutions should support the involvement of all participating stakeholders such as the service provider, the test developers as well as the service developers, and, in order to consider an agile approach, also the service customer. This thesis proposes a novel framework for functional testing that is based on a new sort of description language for value-added services (Service Test Description). Based on instances of the Service Test Description, sets of reusable test components described by means of an applied Statecharts notation are automatically selected and composed to so-called behaviour models. From the behaviour models, abstract test cases can be automatically generated which are then transformed to TTCN-3 test cases and then assembled to an Executable Test Suite. Within a TTCN-3 test system, the Executable Test Suite can be executed against the corresponding value-added service referred to as System Under Test. One benefit of the proposed framework is its application within standard development life-cycles. Therefore, the thesis presents a methodology that considers both service development and test development as parallel tasks and foresees procedures to synchronise the tasks and to allow an agile approach with customer involvement. The novel framework is validated through a proof-of-concept working prototype. Example value-added services have been chosen to illustrate the whole process from compiling instances of the Service Test Description until the execution of automated tests. Overall, this thesis presents a novel solution for service providers to improve the quality of their provided value-added services through automated functional testing procedures. It enables the early involvement of the customers into the service development life-cycle and also helps test developers and service developers to collaborate.

Aujourd'hui, les appareils sans fil disposent généralement de plusieurs technologies d'accès radio (LTE, WiFi,WiMax, ...) pour gérer une grande variété de normes ou de technologies. Ces appareils doivent être suffisamment intelligents et autonomes pour atteindre un niveau de performance donné ou sélectionne automatiquement la meilleure technologie sans fil disponible en fonction de la disponibilité des normes. Du point de vue matériel, les périphériques System on Chip (SoC) intègrent des processeurs et des structures logiques FPGA sur la même puce avec une interconnexion rapide. Cela permet de concevoir des systèmes logiciels / matériels et de mettre en oeuvre de nouvelles techniques et méthodologies qui améliorent considérablement les performances des systèmes de communication. Dans ces dispositifs, la reconfiguration partielle dynamique (DPR) constitue une technique bien connue pour reconfigurer seulement une zone spécifique dans le FPGA tandis que d'autres parties continuent à fonctionner indépendamment. Pour évaluer quand il est avantageux d'effectuer un DPR, des techniques adaptatives ont été proposées. Ils consistent à reconfigurer automatiquement des parties du système en fonction de paramètres spécifiques. Dans cette thèse, un système de communication sans fil intelligent visant à implémenter un émetteur OFDM adaptatif et à effectuer un transfert vertical dans des réseaux hétérogènes est présenté. Une couche physique unifiée pour les réseaux WiFi-WiMax est également proposée. Un algorithme de transfert vertical intelligent (VHA) basé sur les réseaux neuronaux (NN) a été proposé pour sélectionner le meilleur standard sans fil disponible dans un réseau hétérogène. Le système a été implémenté et testé sur un ZedBoard équipé d'un Xilinx Zynq-7000-SoC. La performance du système est décrite et des résultats de simulation sont présentés afin de valider l'architecture proposée. Des mesures de puissance en temps réel ont été appliquées pour calculer l'énergie de surcharge pour l'opération de RP. De plus, des démonstrations ont été effectuées pour tester et valider le système mis en place. / Today, wireless devices generally feature multiple radio access technologies (LTE, WiFi, WiMax, ...) to handle a rich variety of standards or technologies. These devices should be intelligent and autonomous enough in order to either reach a given level of performance or automatically select the best available wireless standard. On the hardware side, System on Chip (SoC) devices integrate processors and FPGA logic fabrics on the same chip with fast inter-connection. This allows designing Software/Hardware systems. In these devices, Dynamic Partial Reconfiguration (DPR) constitutes a well-known technique for reconfiguring only a specific area within the FPGA while other parts continue to operate independently. To evaluate when it is advantageous to perform DPR, adaptive techniques have been proposed. They consist in reconfiguring parts of the system automatically according to specific parameters. In this thesis, an intelligent wireless communication system aiming at implementing an adaptive OFDM based transmitter is presented. An unified physical layer for WiFi-WiMax networks is also proposed. An intelligent Vertical Handover Algorithm (VHA) based on Neural Networks (NN) was proposed to select best available wireless standard in heterogeneous network. The system was implemented and tested on a ZedBoard which features a Xilinx Zynq-7000-SoC. The performance of the system is described and simulation results are presented in order to validate the proposed architecture. Real time power measurements have been applied to compute the overhead power for the PR operation. In addition demonstrations have been performed to test and validate the implemented system.

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων αποτελούν μια νέα κατηγορία δικτύων υπολογιστών. Αποτελούνται από ένα μεγάλο πλήθος υπολογιστικών κόμβων μικροσκοπικού μεγέθους, εφοδιασμένων με πλήθος αισθητήρων και μονάδων ελέγχου. Σκοπός τους είναι η επίτευξη μιας δύσκολης, για τα δεδομένα του κάθε κόμβου, αποστολής μέσω της συνεργασίας μεταξύ όλων των κόμβων του δικτύου. Τα δίκτυα αυτά αντιμετωπίζονται με μεγάλο ενδιαφέρον από την ερευνητική κοινότητα τα τελευταία χρόνια. Έτσι, έχει προταθεί πλήθος από πρωτόκολλα διάδοσης πληροφορίας, πιθανές εφαρμογές, έχει υλοποιηθεί πλήθος λογισμικού, κτλ. Υπάρχει όμως περιορισμός στα διαθέσιμα εργαλεία για την ανάπτυξη εφαρμογών σε τέτοια δίκτυα, το οποίο σημαίνει από τη μια περιορισμό των διαθέσιμων δυνατοτήτων στους χρήστες και από την άλλη αυξημένη δυσκολία υλοποίησης κάποιας εφαρμογής. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη ενός γενικού περιβάλλοντος, το οποίο θα προσφέρει στους χρήστες τη δυνατότητα να υλοποιούν σε μικρό χρονικό διάστημα μια εφαρμογή σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Το περιβάλλον αυτό, το οποίο ονομάζουμε jWebDust , εκτείνεται σε όλα τα επίπεδα που μπορεί να περιλαμβάνει μια τέτοια εφαρμογή, και επιτρέπει στο χρήστη να αναπτύξει μια εφαρμογή χωρίς ο χρήστης να χρειάζεται να υλοποιήσει ο ίδιος τα επίπεδα αυτά. Η συνεισφορά της παρούσας εργασίας συνοψίζεται σε δύο συνιστώσες: · Το πρωτόκολλο VTRP, το οποίο προσπαθεί να αντιμετωπίσει το πρόβλημα του εντοπισμού και διάδοσης πολλαπλών γεγονότων στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Το πρόβλημα αυτό συνίσταται στον εντοπισμό μέσα στο δίκτυο ενός πλήθους από γεγονότα και της διάδοσης των αντίστοιχων αναφορών σε ένα κέντρο ελέγχου, με έναν αποδοτικό τρόπο όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας και την ανοχή σε σφάλματα μετάδοσης. · Το περιβάλλον jWebDust, το οποίο αποσκοπεί στο να βοηθήσει το χρήστη να υλοποιήσει μια εφαρμογή σε ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων εύκολα και γρήγορα. Βιβλιογραφία: 1. A. Antoniou, I. Chatzigiannakis, G. Mylonas, S. Nikoletseas, A. Boukerche: A new energy efficient and fault tolerant protocol for data propagation in smart dust networks using varying transmission range. In the proceedings of the 37th Annual ACM – IEEE Simulation Symposium (ANSS ’04), April 2004. 2. I. Chatzigiannakis, G. Mylonas, S. Nikoletseas: jWebDust: A Java-based Generic Application Environment for Wireless Sensor Networks. In the proceedings of DCOSS ’05 (International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems), Marina Del Rey, June 30 – July 1, 2005 . / Wireless sensor networks are comprised of a vast number of ultra-small fully autonomous computing, communication and sensing devices, with very restricted energy supplies and computing capabilities, which co-operate to accomplish a large sensing task. Such networks can be very useful in practice, i.e. in the local detection of remote crucial events and the propagation of data reporting their realization to a control center. It is expected that, in the future, the wide range of applications of sensor networks will make them an integral part of our lives. The interest of the research community in these networks has grown steadily in the recent years and a plethora of data propagation protocols and possible applications has been proposed, along with a growing number of software applications and real network deployments. There is, though, a lack of available tools for developing applications in sensor networks, which means that there is a lack of available options for the final users and also an increased difficulty in implementing an application for such a network. The aim of this dissertation is the design and development of a generic environment, which will offer the possibility of implementing quick and easy an application for wireless sensor networks. This environment is called jWebDust, and its implementation is based on existing technologies, like the TinyOS operating system for sensor networks, and is targeted towards hardware platforms that are supported by TinyOS. The contribution of this dissertation can be summarized as follows: 1. The VTRP protocol [2], designed to face the (multiple event detection and propagation) problem in wireless sensor networks, which is defined as follows: how can each node in the network via cooperation with the rest of the nodes propagate the information regarding some event to the control center of the network in an efficient and fault-tolerant way. What differentiates VTRP to the other existing protocols is the change of the transmission range of each node, when this is necessitated by the conditions inside the network field. 2. The jWebDust environment [3], which aims at providing a simple interface for creating quick and easy an application for wireless sensor networks. jWebDust provides a simple interface to the final user, through which a variety of actions for administering a wireless sensor network can be performed, and also collection of data from the network nodes can be automated. This dissertation is comprised of the following parts: 1. Current research in wireless sensor networks (chapter 1 - 3): In the first part of this thesis we provide an introduction to the basic concepts in wireless sensor networks and a short overview of their history so far. A presentation of the current research regarding the most important hardware platforms and software applications presented so far concludes this part. 2. The VTRP protocol (chapter 4): a detailed description of the protocol is provided in this chapter, along with results from extensive simulation experiments conducted with the simDust network simulator [1]. 3. The jWebDust environment (chapters 5-6): The overall architecture of jWebDust is presented along with a detailed description of the functional specifications of the system. Bibliography: [1] S. Nikoletseas, I. Chatzigiannakis, H. Euthimiou, A. Kinalis, T. Antoniou and G. Mylonas, Energy efficient protocols for sensing multiple events in smart dust networks, 37th Annual ACM/IEEE Simulation Symposium (ANSS 2004), 2004, pp. 15-24. [2] T. Antoniou, A. Boukerche, I. Chatzigiannakis, G. Mylonas and S. Nikoletseas, A new energy efficient and fault-tolerant protocol for data propagation in smart dust networks using varying transmission range, 37th Annual ACM/IEEE Simulation Symposium (ANSS 2004), 2004, pp. 43-52. [3] I. Chatzigiannakis, G. Mylonas and S. Nikoletseas, jWebDust: A Java-based generic application environment for wireless sensor networks, International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS

Η ασύρματη επικοινωνία, στις μέρες μας, αποκτά ιδιαίτερη αξία σε μια χώρα όπως η Ελλάδα, όπου η μορφολογία του εδάφους, δεν επιτρέπει σε αρκετά γεωγραφικά διαμερίσματα την εγκατάσταση και χρήση ευρυζωνικών μέσων μετάδοσης όπως για παράδειγμα οι οπτικές ίνες. Ειδικότερα ο τομέας της κινητής τηλεφωνίας είναι ένας ταχύτατα εξελισσόμενος τομέας καθώς στις μέρες μας βιώνουμε το πέρασμα από τη δεύτερη γενιά συστημάτων κινητών τηλεπικοινωνιών προς την τρίτη. Στην εξέλιξη του τομέα αυτού συμβάλουν τα μέγιστα και οι απαιτήσεις των σύγχρονων καιρών για ένα ενοποιημένο και λειτουργικό σύστημα κινητής τηλεφωνίας με σκοπό την παροχή μιας πληθώρας υπηρεσιών στους συνδρομητές. Η διπλωματική αυτή έχει σαν σκοπό να μελετήσει την μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων όπως εικόνα και ήχος μέσα από την έννοια του streaming, πάνω από ασύρματα δίκτυα 3ης γενιάς (UMTS). Λαμβάνοντας υπό όψη τις δυσκολίες που συνεπάγεται η ασύρματη μετάδοση δεδομένων, όπως απώλεια πακέτων εξαιτίας λαθών ή συμφόρησης στο δίκτυο, αλλά και την καθυστέρηση που πολλές φορές παρατηρείται, προτείνεται ένας μηχανισμός για τη δυνατότητα προσαρμογής του ρυθμού μετάδοσης των πολυμεσικών δεδομένων. Στόχος είναι η αντιμετώπιση των παραπάνω προβλημάτων, αλλά και η προσπάθεια για την όσο το δυνατόν ανεμπόδιστη λειτουργία της streaming υπηρεσίας ακόμα και σε μη ευνοϊκές δικτυακές συνθήκες. Ο έλεγχος του ρυθμού μετάδοσης αποτελεί ένα σημαντικό θέμα τόσο στα ενσύρματα όσο και στα ασύρματα δίκτυα μιας και σχετίζεται με τη σταθερότητα του δικτύου, συμβάλλει στη δίκαιη κατανομή του bandwidth μεταξύ των ροών δεδομένων και στην ομαλή μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων. Μία μέθοδος ελέγχου και προσαρμογής του ρυθμού μετάδοσης δεδομένων πάνω από δίκτυα είναι γνωστή σαν TCP Friendly Rate Control (TFRC). Χρησιμοποιείται κυρίως στα ενσύρματα δίκτυα και σύμφωνα με αυτή, ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων είναι συνάρτηση κάποιων παραμέτρων οι οποίες αντιπροσωπεύουν την κατάσταση που επικρατεί στο δίκτυο. Οι παράμετροι αυτοί είναι το μέγεθος των πακέτων, ο ρυθμός απώλειας των πακέτων και το Round Trip Time (RTT). Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στα ασύρματα δίκτυα με τη βοήθεια απαραίτητων τροποποιήσεων/παραλλαγών αλλά και υπό την προϋπόθεση ότι λαμβάνονται υπόψη οι ιδιαιτερότητες της ασύρματης μετάδοσης. Στα πλαίσια της έρευνας που έγινε στην εργασία αυτή, θα δείξουμε την ικανότητα που μπορεί να έχει ένας streaming server για έλεγχο και προσαρμογή του ρυθμού μετάδοσης πολυμεσικών δεδομένων σύμφωνα με τα προβλήματα που προαναφέρθηκαν και τις τρέχουσες συνθήκες του δικτύου. Βασικό στοιχείο στην προσπάθεια αυτή αποτέλεσε η λειτουργία του TFRC μηχανισμού σε συνδυασμό με τη χρήση του RTP πρωτοκόλλου. Το Real-Time Transport Protocol (RTP) παρέχει μια από άκρο σε άκρο υπηρεσία για αποστολή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Εφαρμογές που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο αυτό είναι κυρίως υπηρεσίες για μετάδοση (streaming) ήχου (φωνή) και βίντεο. Παρόλο που το RTP πρωτόκολλο δεν παρέχει κάποια εγγύηση για την έγκαιρη παράδοση των πακέτων, εντούτοις περιέχει ένα μηχανισμό για την απεικόνιση της κατάστασης του δικτύου και των χαρακτηριστικών της σύνδεσης μεταξύ των δύο άκρων. Πρόκειται για το RTP Control Protocol (RTCP) το οποίο αποστέλλει πακέτα (αναφορές) μεταξύ του streaming server και ενός χρήστη, με πληροφορία όπως ο ρυθμός απώλειας πακέτων, η καθυστέρηση μετάδοσης και ο RTT χρόνος. Με τον τρόπο αυτό, και για τις ανάγκες της ασύρματης μετάδοσης βίντεο σε πραγματικό χρόνο από έναν server προς έναν κινητό χρήστη μπορεί να γίνει μια συνεργασία του TFRC μηχανισμού και των RTP και RTCP πρωτοκόλλων. Ο server, κατά τη διάρκεια αποστολής (streaming) πολυμεσικών δεδομένων σε πραγματικό χρόνο προς ένα κινητό χρήστη, θα μπορεί να γνωρίζει ανά πάσα στιγμή τα χαρακτηριστικά της ασύρματης σύνδεσης, βασιζόμενος στα RTCP πακέτα που θα του στέλνει ο χρήστης και στη συνέχεια με τη βοήθεια του TFRC να κάνει υπολογισμό ενός άνω φράγματος για τον επιτρεπτό ρυθμό μετάδοσης των δεδομένων. Η δυνατότητα για αλλαγή του ρυθμού μετάδοσης από τον server ανάλογα με τις δικτυακές συνθήκες, βασίζεται στο γεγονός της ικανότητας να επιλέγει το προς μετάδοση βίντεο μέσα από ένα σύνολο διαφορετικών κωδικοποιήσεων του βίντεο αυτού. Με άλλα λόγια, ο streaming server διατηρεί διάφορες εκδόσεις (αρχεία) του ίδιου βίντεο, με τη μόνη διαφορά ότι είναι κωδικοποιημένα σε διαφορετικούς ρυθμούς (Kbps) με βάση κάποιο πρότυπο (π.χ MPEG-2). Βέβαια είναι γεγονός, ότι ένας χαμηλός ρυθμός κωδικοποίησης της πολυμεσικής πληροφορίας, σε σχέση με ένα υψηλό ρυθμό, συνεπάγεται μια μέτρια ποιότητα στην εικόνα του βίντεο. Από την άλλη όμως πλευρά, η μετάδοση μέτριας ποιότητας (χαμηλού ρυθμού) βίντεο, συνδέεται με το χαμηλό ρυθμό στην μετάδοση των πολυμεσικών δεδομένων, γεγονός που είναι επιθυμητό σε περιπτώσεις όπου στο δίκτυο παρατηρείται συμφόρηση, μεγάλες καθυστερήσεις και απώλειες πακέτων. Κατά ανάλογο τρόπο, όταν στο δίκτυο δεν παρατηρούνται ιδιαίτερα προβλήματα, είναι επιθυμητή η μετάδοση από τον streaming server βίντεο υψηλού ρυθμού (καλής ποιότητας), καθώς το διαθέσιμο εύρος ζώνης είναι σε θέση να εξυπηρετήσει τις απαιτήσεις για μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων με υψηλό ρυθμό. Για την επιβεβαίωση των όσων αναφέρθηκαν παραπάνω, έγιναν μια σειρά από πειράματα κάνοντας χρήση ενός εμπορικού δικτύου κινητής τηλεφωνίας βασισμένο στην τεχνολογία 3ης γενιάς. Κάποιες υποθέσεις που έγιναν σχετικά με το σενάριο αυτό, αφορούν το διαθέσιμο bandwidth του ασύρματου καναλιού, το ρυθμό απώλειας πακέτων, το μέγεθος των πακέτων και την κίνηση στο δίκτυο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η απώλεια των πακέτων μπορεί να οφείλεται τόσο στο ενδεχόμενο να παρατηρείται μεγάλη κίνηση στους κόμβους του δικτύου αλλά και σε αυτό της μη σωστής λήψης, εξαιτίας των παραγόντων εκείνων που επηρεάζουν την ασύρματη μετάδοση. Για την υλοποίηση του παραπάνω σεναρίου και των πειραμάτων έγινε χρήση ενός φορητού υπολογιστή (laptop) ο οποίος είχε τον ρόλο του κινητού χρήστη εξοπλισμένος με μια κάρτα για την ασύρματη πρόσβαση σε 3G δίκτυο παρόχου κινητής τηλεφωνίας. Η αποστολή των δεδομένων και ο έλεγχος του ρυθμού μετάδοσης έγινε με την βοήθεια ενός RTSP Server, που υλοποιήθηκε, βασισμένος στις βιβλιοθήκες του open source project LIVE555 (www.live555.com), στο εργαστήριο Κατανεμημένων Συστημάτων και Τηλεματικής του τμήματος. Τέλος θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ερευνητική διατριβή που έγινε στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας οδήγησε στην παρακάτω δημοσίευση σε διεθνές συνέδριο. An efficient mechanism for adaptive multimedia transmission in 3G networks. IADIS International Conference Wireless Applications and Computing 2007 (WAC 2007), Lisbon, Portugal, A. Alexiou, K. Barounis, C. Bouras, 6-8 July 2007. Αbstract: Η εργασία αυτή προτείνει ένα μηχανισμό για τον έλεγχο της συμφόρησης (congestion control) και την μετάδοση πολυμεσικής πληροφορίας (video) πάνω από το UMTS. Ο μηχανισμός αυτός εφαρμόζεται όταν ο κινητός χρήστης διαχειρίζεται πληροφορία πραγματικού χρόνου (real time), και παράλληλα υιοθετεί την θεωρία μίας ευρέως αποδεκτής μεθόδου για έλεγχο ου ρυθμού (rate control) στα ενσύρματα δίκτυα, γνωστή και ως equation based rate control. Σε αυτή την προσέγγιση, ο server προσαρμόζει τον ρυθμό μετάδοσης πολυμεσικής πληροφορίας λαμβάνοντας υπόψη τις εξής δικτυακές παραμέτρους: α) ρυθμός απώλειας πακέτων, β) round-trip χρόνος και γ) μέγεθος του πακέτου. Μέσα από μια σειρά εξομοιώσεων και πειραμάτων έγινε αξιολόγηση της ορθότητας και της επίδοσης του μηχανισμού. Αρχικά ο μηχανισμός αξιολογείται χρησιμοποιώντας το περιβάλλον του ns-2 εξομοιωτή, και στη συνέχεια γίνονται κάποια πειράματα σε δίκτυο UMTS εμπορικής χρήσης γνωστής τηλεπικοινωνιακής εταιρείας. / Wireless communication has become valuable, in a country like Greece, where the morphology of the ground does not allow the massive use of alternative means of communication like fiber optics. Especially, the field of mobile telecommunications has shown a remarkable growth over the past years, as we are now witnessing the pass from the second generation (2G) networks to the third generation (3G). However, this evolution can be regarded as the result of the demands for an integrated and functional mobile telecommunication system, with a plethora of new services offered to its users. The aim of this master thesis is to make a research in the transmission of multimedia content over a UMTS network, with the capability of adapting the transmission rate, depending on the network conditions. The control of the transmission rate is a very important aspect, not only in the wired networks, but also in the wireless networks, as it is responsible for the stability of the network, the fair sharing of the bandwidth between the traffic flows and the unaffected transmission of multimedia, like video and voice. One method for the control and the adaptation of the transmission rate over networks is known as TCP Friendly Rate Control (TFRC). This method is mainly used in wired networks and according to its function, the transmission rate is the outcome of various parameters across the network. These parameters are the size of the packets, the packet loss rate, and the Round Trip Time (RTT). This method can also be used in wireless networks as long as some modifications take place and that special needs of the wireless transmission have been taken into consideration. During this research, we can show how the TFRC mechanism and the Real-Time Transport Protocol (RTP) can be combined together for the needs of multimedia streaming over a wireless network. The RTP protocol provides end-toend delivery services for data with real-time characteristics such as interactive audio and video, while applications typically run RTP on top of UDP. RTP itself does not provide any mechanism to ensure timely delivery or other quality-ofservice guarantees. However, RTP consists of the RTP Control Protocol (RTCP), which monitors the quality of service like packet loss, delay, round trip time and conveys information about the participants in an on-going session. By this way, during a streaming session, the server would be able to have an image of the network conditions thanks to the RTCP information sent by the mobile client. Then, using the TFRC mechanism an upper bound for the transmission rate can be calculated in order to take advantage of the available bandwidth and to avoid causing network instability or abuse. The server would have the same video in different versions, depending on the coding in Kbits per second (Kbps) and then would have the capability of increasing or decreasing the transmission rate by switching the video files during the streaming session. In order to examine this scenario in real network conditions, some parameters will be taken into consideration, like the available bandwidth of the wireless network, the packet loss rate, the packet size and the network traffic. It must be noticed, that the packet loss could be caused by overloading the network or by those factors which can cause problems in the wireless transmission. For testing all the above, we perform some experiments using a laptop with a network card for having access in a 3G network as a mobile user, and a RTSP server for streaming the multimedia data to the client. The server is implemented, based on the Live555 (www.live555.com) libraries, where some extra functions are added in order to work according to the streaming scenario. Finally it should be mentioned that this thesis has been published on the IADIS International Conference, Wireless Applications and Computing 2007 with the title “An Efficient Mechanism for Adaptive Multimedia Transmission in 3G Networks” held in Lisbon, Portugal, July 6-8, 2007.

Η χρήση επαναληπτικών τεχνικών προσαρμοστικής ισοστάθμισης διαύλου αποτελεί μια σχετικά πρόσφατη και πολλά υποσχόμενη μέθοδο αντιμετώπισης του φαινομένου της διασυμβολικής παρεμβολής που εισάγεται από το κανάλι λόγω του φαινομένου της πολυδιόδευσης. Ο αλγόριθμος που έχει επικρατήσει στις περισσότερες προσαρμοστικές εφαρμογές είναι ο ελαχίστων μέσων τετραγώνων (LMS). Διακρίνεται για την απλότητά του, έχει όμως φτωχές ιδιότητες σύγκλισης. Η μέθοδος των αναδρομικών ελαχίστων τετραγώνων (RLS) είναι επίσης αρκετά διαδεδομένη και κατέχει υπερέχουσες ιδιότητες σύγκλισης. Ωστόσο παρουσιάζει μεγάλη υπολογιστική πολυπλοκότητα και αυξημένες απαιτήσεις σε μνήμη. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής εγίνε μια προσπάθεια ανάλυσης των τεχνικών που βασίζονται στη μέθοδο των συζυγών παραγώγων (Conjugate Gradient), χρησιμοποιούνται σε προβλήματα προσαρμοστικού φιλτραρίσματος και πιο ειδικά στο πρόβλημα της προσαρμοστικής ισοστάθμισης διαύλου. Οι τεχνικές αυτές επεξεργάζονται τα δεδομένα και ανά μπλοκ. Είναι ικανές να παρέχουν ιδιότητες σύγκλισης συγκρίσιμες με αυτές της (RLS) μεθόδου, εισάγοντας υπολογιστική πολυπλοκότητα ενδιάμεσων απαιτήσεων μεταξύ των μεθόδων LMS και RLS χωρίς να παρουσιάζουν προβλήματα αριθμητικής ευστάθειας. / The use of iteration methods for adaptive equalization has received considerable attention during the past several decades. The Least Mean Squares (LMS) method, which has found widespread use owing to its simplicity, has poor convergence properties. The Recursive Least Squares (RLS) method possess superior convergence properties, but it is computationally intensive and has high storage requirements for matrix manipulations. In this MSc thesis the technique of conjugate gradients is applied for the adaptive filtering problem. Conjugate gradient algorithms for adaptive filtering applications suitable for efficient implementation has been developed and has been applied for the design of an adaptive transversal equalizer. Low cost block algorithms using the preconditioned conjugate gradient method are also discussed. The algorithms are capable of providing convergence comparable to RLS schemes at a computational complexity between the LMS and the RLS methods and does not suffer from any known instability problems.

Οι ραγδαία αυξανόμενες απαιτήσεις για ασύρματες ευρείας ζώνης υπηρεσίες και τα πρόσφατα επιτεύγματα στο σχεδιασμό κι υλοποίηση κινητών τερματικών συσκευών με δυνατότητες παροχής υπηρεσιών διαδικτύου επισπεύδουν την εισαγωγή των ασυρμάτων συστημάτων επικοινωνίας τέταρτης γενεάς στην παγκόσμια αγορά. Βασικό ρόλο στην εκπλήρωση των απαιτήσεων για αυξημένο ρυθμό μετάδοσης δεδομένων και ποιότητα υπηρεσιών που έχουν τεθεί από τα συστήματα αυτά, διαδραματίζουν οι χωροχρονικές τεχνικές επεξεργασίας σήματος που εφαρμόζονται στα ασύρματα συστήματα με πολλαπλές κεραίες στον πομπό ή/και στο δέκτη. Ευρέως διαδεδομένα και συνάμα απλά στην υλοποίηση συστήματα πολλαπλών κεραιών είναι οι δέκτες χωρικού διαφορισμού (ΔΧΔ), οι οποίοι παρέχουν τη δυνατότητα αποδοτικής αντιμετώπισης του φαινομένου των διαλείψεων πολυδιόδευσης που εμφανίζονται στο ασύρματο κανάλι, συνδυάζοντας κατάλληλα τα πολλαπλά ληφθέντα αντίγραφα του εκπεμπόμενου σήματος. Η θεωρητικά αναμενόμενη βελτίωση στις επιδόσεις ασυρμάτων συστημάτων που δύνανται να προσφέρουν οι ΔΧΔ σε σύγκριση με τους συμβατικούς δέκτες μονής κεραίας, προϋποθέτει τη στατιστική ανεξαρτησία των διαλείψεων πολυδιόδευσης που εμφανίζονται στις πολλαπλές κεραίες του δέκτη. Σε πρακτικές υλοποιήσεις, όμως, ποικίλες παράμετροι, όπως για παράδειγμα η μικρή απόσταση μεταξύ των πολλαπλών κεραιών του δέκτη, συντελούν ώστε οι διαλείψεις που εμφανίζονται στους κλάδους των ΔΧΔ να είναι αυθαίρετα συσχετισμένες. Η θεωρητική μελέτη επιδόσεων ΔΧΔ που υπόκεινται σε αυθαίρετα συσχετισμένα κανάλια διαλείψεων πολυδιόδευσης, γνωστών ως διαλείψεις μικρής κλίμακας (ΔΜΙΚ), αποτελεί το αντικείμενο έρευνας της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Αν και πολυάριθμες ερευνητικές εργασίες ασχολούνται με τη μοντελοποίηση των συσχετισμένων ΔΜΙΚ και της επίδρασής τους στις επιδόσεις ΔΧΔ, η πλειονότητά τους, χρησιμοποιώντας τις στατιστικές ιδιότητες πολυ-μεταβλητών κατανομών, περιορίζεται σε ειδικές μορφές συσχέτισης των διαλείψεων και σε συμβατικές τεχνικές ΔΧΔ. Το γεγονός αυτό οφείλεται, σε μεγάλο βαθμό, στην απουσία απλών στη χρήση και στον υπολογισμό μαθηματικών εκφράσεων για τις στατιστικές ιδιότητες πολυ-μεταβλητών κατανομών με αυθαίρετα συσχετισμένες τυχαίες μεταβλητές (ΤΜ). Στα πλαίσια της διατριβής αυτής επισκοπούνται, αρχικά, οι προταθείσες μαθηματικές εκφράσεις για τις κυριότερες στατιστικές ιδιότητες των πολυ-μεταβλητών κατανομών Rayleigh, Nakagami-m, Weibull και γενικευμένου Γάμα (ΓG) με διάφορες μορφές συσχέτισης και περιγράφονται οι δυνατότητες χρησιμοποίησής τους στη μελέτη επιδόσεων ΔΧΔ που λειτουργούν σε συσχετισμένες ΔΜΙΚ. Κατόπιν, παρουσιάζοντας μια νέα μεθοδολογία δημιουργίας αυθαίρετα συσχετισμένων και μη απαραιτήτως ταυτόσημα κατανεμημένων (ΤΚ) ΤΜ ΓG, η οποία βασίζεται σε αυθαίρετα συσχετισμένες ΤΜ Gauss και στην ειδική κατηγορία των πινάκων Householder για την τριδιαγωνιοποίηση του πίνακα συσχέτισης (ΠΣ) των ΤΜ Gauss, προέκυψαν μια κλειστής μορφής έκφραση άνω φράγματος για την από κοινού συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας (ΣΠΠ) και μια αναλυτική έκφραση άνω φράγματος σε αναπαράσταση απειροσειρών για την από κοινού αθροιστική συνάρτηση κατανομής (ΑΣΚ) αυθαίρετα συσχετισμένων και μη απαραιτήτως ΤΚ ΤΜ ΓG. Τα προταθέντα άνω φράγματα περιέχουν αρκετές γνωστές μαθηματικές εκφράσεις για τις από κοινού ΣΠΠ κι ΑΣΚ ως ειδικές περιπτώσεις. Στη συνέχεια, προσεγγίζοντας τον ΠΣ αυθαίρετα συσχετισμένων ΤΜ Gauss με έναν ειδικής κατηγορίας πίνακα Green, εξάγεται μια κλειστής μορφής έκφραση προσέγγισης για την από κοινού ΣΠΠ αυθαίρετα συσχετισμένων και μη απαραιτήτως ΤΚ ΤΜ ΓG καθώς και μια αναλυτική έκφραση προσέγγισης σε αναπαράσταση απειροσειρών για την από κοινού ΑΣΚ τους. Επίσης, παρουσιάζονται αναλυτικές εκφράσεις σε αναπαραστάσεις απειροσειρών για τις κυριότερες στατιστικές ιδιότητες της τρι-μεταβλητής κατανομής ΓG με αυθαίρετο ΠΣ και μη απαραιτήτως ΤΚ ΤΜ καθώς και της πολυ-μεταβλητής κατανομής ΓG με σταθερό ΠΣ και μη απαραιτήτως ΤΚ ΤΜ. Όλων των μορφών οι προταθείσες αναλυτικές μαθηματικές εκφράσεις για τις ΣΠΠ κι ΑΣΚ της πολυ-μεταβλητής κατανομής ΓG χρησιμοποιούνται για τη μελέτη επιδόσεων δεκτών διαφορισμού επιλογής (ΔΕ), διαφορισμού μέγιστου λόγου (ΔΜΛ) και διαφορισμού μεταγωγής κι εξέτασης (ΔΜκΕ) που υπόκεινται σε ποικίλα περιβάλλοντα αυθαίρετα συσχετισμένων ΔΜΙΚ. Αρχικά, εξάγονται αναλυτικές εκφράσεις άνω φραγμάτων για την πιθανότητα διακοπής επικοινωνίας (ΠΔΕ), τη μέση πιθανότητα σφάλματος συμβόλου (ΜΠΣΣ) διαφόρων σχημάτων διαμόρφωσης και τη μέση χωρητικότητα καναλιού (ΜΧΚ) κατά Shannon δεκτών ΔΕ που λειτουργούν σε περιβάλλον αυθαίρετα συσχετισμένων και μη απαραιτήτως ΤΚ διαλείψεων ΓG. Επίσης, παρουσιάζονται αναλυτικές εκφράσεις για τα ίδια κριτήρια επίδοσης δεκτών ΔΕ με τρεις κεραίες καθώς κι αναλυτικές εκφράσεις προσεγγίσεων για τα κριτήρια επίδοσης δεκτών ΔΕ οποιουδήποτε πλήθους κεραιών. Κατόπιν, εξάγοντας νέες αναλυτικές μαθηματικές εκφράσεις σε αναπαραστάσεις απειροσειρών για τις κυριότερες στατιστικές ιδιότητες του αθροίσματος οποιουδήποτε αριθμού αυθαίρετα συσχετισμένων και ΤΚ ΤΜ Γάμα, προκύπτουν αναλυτικές εκφράσεις για την ΠΔΕ, τη ΜΠΣΣ διαφόρων σχημάτων διαμόρφωσης και τη ΜΧΚ κατά Shannon δεκτών ΔΜΛ που λειτουργούν σε αυθαίρετα συσχετισμένες και ΤΚ διαλείψεις Nakagami-m. Για το ίδιο περιβάλλον διαλείψεων, παρουσιάζονται αναλυτικές εκφράσεις σε αναπαραστάσεις απειροσειρών για την ΠΔΕ και τη ΜΠΣΣ διαφόρων σχημάτων διαμόρφωσης δεκτών ΔΜκΕ οποιουδήποτε πλήθους κεραιών. Η στενότητα των προταθέντων άνω φραγμάτων για τα κριτήρια επίδοσης των δεκτών ΔΕ, ΔΜΛ και ΔΜκΕ που υπόκεινται σε περιβάλλοντα αυθαίρετα συσχετισμένων ΔΜΙΚ, η ορθότητα των αναλυτικών εκφράσεων για τα ίδια κριτήρια κι η ακρίβεια των προταθέντων προσεγγίσεών τους μελετήθηκαν εκτενώς συγκρίνοντας πολυάριθμα αριθμητικά αποτελέσματα των εκφράσεων αυτών με αντίστοιχα αποτελέσματα που προέκυψαν από προσομοιώσεις σε Η/Υ, οι οποίες υλοποιήθηκαν για το σκοπό αυτό. / The rapidly increasing demands for wireless wideband services and the recent advances in the design and implementation of mobile terminal devices with Internet-based service providing capabilities expedite the introduction of fourth generation (4G) wireless communications systems in the international wireless market. These systems are expected to ensure increased data rates and quality of service in an anytime anywhere basis. Wireless systems that utilize multiple antennas at the transmitter and/or receiver as well as space-time signal processing techniques play a fundamental role in accomplishing the demands imposed by 4G wireless communications systems. Well-known multiple-antenna systems that enable simple implementations are space diversity receivers (SDRs). By properly combining the multiple received replicas of the transmitted signal, SDRs are capable of effectively mitigating the detrimental effects of multipath fading, known as small-scale fading (SSF), that is inherent in wireless channels. SDRs are theoretically known to improve wireless system’s performance compared with conventional single-antenna receivers. This improvement requires that the SSF channels among multiple receiver’s antennas are statistically independent. However, in practical implementations, due to several parameters such as for example the small distance among the receiver’s multiple branches, SSF channels are arbitrarily correlated. This doctoral dissertation presents a theoretical performance study of SDRs operating over arbitrarily correlated SSF channels. Although numerous scientific papers deal with correlated SSF channel modeling and the impact of correlated SSF on the performance of SDRs, their vast majority, which utilizes the statistical properties of multivariate distributions for studying SDRs’ performance, is restricted to special forms of fading correlation and conventional SDR techniques. This happens mainly due the fact that there is a lack of simple mathematical expressions for the statistical properties of multivariate distributions with arbitrarily correlated random variables (RVs) in the literature. Within the framework of this dissertation, firstly, the previously proposed mathematical expressions for the most prevalent statistical properties of the multivariate Rayleigh, Nakagami-m, Weibull and generalized Gamma (ΓG) distributions with various forms of correlation are summarized. Moreover, their capabilities of being utilized for the performance study of SDRs operating over correlated SSF are described. Next, by presenting a new methodology for generating arbitrarily correlated and not necessarily identically distributed (ID) ΓG RVs that is based on arbitrarily correlated Gaussian RVs and the special class of Householder matrices for tridiagonalizing the correlation matrix (CM) of Gaussian RVs, a closed-form upper bound expression for the joint probability density function (PDF) and an analytical upper bound expression in infinite series form for the joint cumulative distribution function (CDF) of arbitrarily correlated and not necessarily ID ΓG RVs are derived. The proposed upper bounds contain several known mathematical expressions for the joint PDF and CDF as special cases. In addition, by approximating the CM of arbitrarily correlated Gaussian RVs with the special class of Green’s matrices, a closed-form approximate expression for the joint PDF and an analytical approximate expression in infinite series form for the joint CDF of arbitrarily correlated and not necessarily ID ΓG RVs are obtained. Furthermore, analytical expressions in infinite series form for the most prevalent statistical properties of the trivariate ΓG distribution with an arbitrary CM and not necessarily ID RVs as well as of the multivariate ΓG distribution with a constant CM and not necessarily ID RVs are presented. The proposed analytic mathematical expressions of all forms for the PDF and CDF of the multivariate ΓG distribution are used for the performance study of selection diversity (SD), maximal-ratio diversity (MRD), and switch-and-examine diversity (SED) receivers over various arbitrarily correlated SSF channels. Firstly, analytical upper bound expressions for the outage probability (OP), average symbol error probability (ASEP) for several modulation formats, and average channel capacity (ACC) in Shannon’s sense of SD receivers operating over arbitrarily correlated and not necessarily ID ΓG fading are derived. Moreover, analytical expressions for the same performance criteria of triple-branch SD receivers as well as analytical approximate expressions for the performance criteria of multibranch SD receivers are presented. Next, by obtaining new analytic mathematical expressions in infinite series form for the most prevalent statistical properties of the sum of any number of arbitrarily correlated and ID Gamma RVs, analytical expressions for the OP, ASEP for several modulation formats, and ACC in Shannon’s sense of multibranch MRD receivers operating over arbitrarily correlated and ID Nakagami-m fading are derived. For the same fading conditions, analytical expressions in infinite series form for the OP and ASEP for several modulation formats of multibranch SED receivers are presented. The tightness of the proposed upper bounds for the performance criteria of multibranch SD, MRD, and SED receivers in various arbitrarily correlated SSF environments, the correctness of the analytical expressions for the same criteria, and the accuracy of the proposed approximations for them are studied in depth through comparisons between numerically evaluated results for the expressions and equivalent results obtained by means of computer simulations that were implemented for this purpose.