Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:20:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Calmon_FlavioduPin_M.pdf: 1073627 bytes, checksum: 0ee3ec938e02ebffb44a17606f1d2bf8 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho propõe uma formulação nova e prática para a probabilidade de outage em sistemas de comunicação sem fio, denominada Probabilidade de Outage Conjunta (JOP, do inglês Joint Outage Probability). Dado um conjunto de restrições para as razões sinal-interferência-mais-ruído de sinais mutuamentente interferentes, a JOP corresponde à probabilidade de que pelo menos uma dessas restrições não seja atendida. Uma solução exata e geral para a JOP é demonstrada, junto com uma condição necessária e suficiente para que ela seja não-trivial. Ademais, uma expressão fechada paraa JOP em um ambiente Rayleigh onde os sinais são independentes é apresentada. As formulações obtidas são ilustradas através de um exemplo em alocação de potência. Além disso, este trabalho introduz e investiga um esquema geral de combinação de diversidade, denominado MRCS, baseado na seleção de sinais combinados por razão máxima. Este método de combinação possui uma implementação simples e uma formulação analítica matematicamente tratável, podendo ser diretamente aplicada a situações onde existe seleção de sítio. Uma análise geral da distribuição de probabilidade (confiabilidade), taxa de cruzamento de nível e duração média de desvanecimento na saída do combinador é apresentada, além de exemplos para um ambiente de desvanecimento Nakagami-m. No entanto, o principal resultado da análise do MRCS é a demonstração de uma expressão fechada, exata e simples de implementar computacionalmente para a razão sinalruído média da saída do combinador. Esta expressão pode ser utilizada quando o produto entre o número de ramos combinados por razão máxima e o parâmetro de Nakagami-mé inteiro, generalizando um resultado já apresentado na literatura. As formulações introduzidas aqui podem ser diretamente aplicadas ao dimensionamento de redes sem fio. / Abstract: This work presents a useful, novel formulation for the outage probability in wireless communication systems, here named Joint Outage Probability (JOP). Given a set of signal-to-interferenceplus-noise ratio restrictions for mutually interfering signals, the JOP corresponds to the probability that at least one of the restrictions is not satisfied. A general exact solution for the JOP is derived, along with a necessary and sufficient condition for a non-trivial solution. In addition, a closed-form expression for the JOP in an independent non-identically distributed Rayleigh scenario is obtained. An application example of the formulations is presented by a power allocation problem. In addition, this work also introduces and investigates a general diversity combining scheme, here named MRCS, in which maximal-ratio combined signals are chosen on a selection combining basis. This combining method has a simple implementation and a tractable analytical formulation that can be directly applied to situations in which site selection exists. A general analysis of the probability distribution (reliability), level crossing rate, and average fade duration at the output of the combiner is provided, along with examples for a Nakagami-m fading environment. The main result of the MRCS analysis, however, is the derivation of an exact, easy-to-evaluate closed-form expression for the mean signal-to-noise ratio at the output of the combiner. Such an expression is applicable for conditions in which the product of the number of maximal ratio combining branches and the Nakagami-m parameter is an integer and it generalizes a result presented elsewhere in the literature. The formulations derived here find a direct applicability in the dimensioning of practical wireless networks. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Opportunistic use of unused spectrum could efficiently be carried out using the paradigm of Cognitive Radio (CR). A spectrum remains idle when the primary user (licensee) is not using it. The secondary nodes detect this spectral hole quickly and make use of it for data transmission during this interval and stop transmitting once the primary starts transmitting. Detection of spectral holes by the secondary is called spectrum sensing in the CR scenario. Spectrum Sensing is formulated as a hypothesis testing problem wherein under H0 the spectrum is free and under H1, occupied. The samples will have different probability distributions, P0 and P1, under H0 and H1 respectively. In the first part of the thesis, a new algorithm - entropy test is presented, which performs better than the available algorithms when P0 is known but not P1. This is extended to a distributed setting as well, in which different secondary nodes collect samples independently and send their decisions to a Fusion Centre (FC) over a noisy MAC which then makes the final decision. The asymptotic optimality of the algorithm is also shown. In the second part, the spectrum sensing problem under impediments such as fading, electromagnetic interference and outliers is tackled. Here the detector does not possess full knowledge of either P0 or P1. This is a more general and practically relevant setting. It is found that a recently developed algorithm (which we call random walk test) under suitable modifications works well. The performance of the algorithm theoretically and via simulations is shown. The same algorithm is extended to the distributed setting as above.