Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_JoseRicardo_M.pdf: 915286 bytes, checksum: e4cfda5648e3725df9db2ff028e5c811 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta dissertação deduz e analisa coeficientes de correlação de sinais em diversos canais com desvanecimento, bem como especifica os respectivos parâmetros de coerência - distância de coerência, tempo de coerência e largura de banda de coerência. Tais parâmetros são extraídos do coeficiente de correlação da envoltória, estatística fornecida aqui apenas para canais com desvanecimento Rice, devido à complexidade de seu cálculo. Para modelos mais abrangentes de canais com desvanecimento, provê-se o coeficiente de correlação da potência, aproximação simples e geralmente acurada daquele coeficiente. Por fim, através de resultados numéricos, discriminam-se fatores que atuam sobre os parâmetros de coerência: ondas dominantes influem fundamentalmente na distância de coerência e no tempo de coerência; desequilíbrios de potência média dos componentes aleatórios em quadratura, primordialmente na largura de banda de coerência; anisotropia do espalhamento das ondas difusas e diretividade das antenas receptoras, somente na distância de coerência e no tempo de coerência; e a não-estacionariedade do ambiente, em todos os parâmetros de coerência / Abstract: This dissertation derives and examines correlation coefficients of signals in many fading channels, as well as specifies the respective coherence parameters - coherence distance, coherence time, and coherence bandwidth. Such parameters are extracted from the envelope correlation coefficient, statistic calculated here only for Ricean fading channels, owing to the complexity of its deduction. For more comprehensive models of fading channels, it is provided the power correlation coefficient, simple and usually accurate approximation of that coefficient. Finally, by means of numerical results, factors that affect the coherence parameters are enumerated: dominant waves influence fundamentally on the coherence distance and on the coherence time; mean power inequalities between the quadrature random components, mainly on the coherence bandwidth; anisotropy of the diffuse waves spreading, only on the coherence distance and on the coherence time; and nonstationarity of the environment, on all coherence parameters / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T10:47:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_UgoSilva_M.pdf: 1177515 bytes, checksum: fe2406aa04941e752532e2773393c0cd (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta dissertação analisa e valida, através de medidas de campo, estatísticas de ordem superior para canais com desvanecimento Weibull e Nakagarni-m. Considerando canais com desvanecimento Weibull, devido à ausência de um modelo físico, estatísticas conjuntas de duas variáveis Weibull correlacionadas foram obtidas em forma fechada e em função de parâmetros físicos bem conhecidos, se destacando as funções de autocorrelação e espectro de potência. Analisando canais com desvanecimento Nakagami-m, expressões simples e em forma fechada para as funções de autocorrelação e espectro de potência foram derivadas. Medidas de campo indoor e outdoor foram realizadas por meio de um sistema montado e configurado especialmente para investigar as estatísticas em estudo. Foram observados excelentes ajustes entre os dados teóricos e experimentais. Os resultados das medições validam as funções de autocorrelação e espectro de potência para envoltórias Weibull e Nakagarni-m / Abstract: This dissertation analyzes and validates, through field trials, higher order statistics for Weibull and Nakagarni-m fading channels. Conceming Weibull fading channels, due to the absence of a physical model related to such channels, joint statistics for two correlated Weibull variables were obtained in closed-form and in terms of well-known physical parameters, in particular the autocorrelation and power spectrum functions. Conceming Nakagarni-m fading channels, simple and closed-form expressions for autocorrelation and power spectrum functions were derived; Indoor and outdoor field trial measurements were conducted in order to investigate these statistics. The mobile reception equipment was especially assembled for this purpose. Excellent fits between analytical and empirical metrics were observed. The measurements results validate the autocorrelation and power spectrum functions of the Weibull and Nakagami-m fading channels / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

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

Orientador: Miched Daoud Yacoub / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RausleyAdrianoAmaralde_D.pdf: 1070968 bytes, checksum: 289cdc544616610aa8ff990ce2ea0e82 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Em comunicações móveis, o desvanecimento por múltiplos percursos é modelado por várias distribuições incluindo Hoyt, Rayleigh, Weibull, Nakagami-m e Rice. Nesta tese, são deduzidas expressões exatas para o modelo de duas variáveis Hoyt (Nakagami-q) com correlação arbitrária em um ambiente não estacionário. De forma específica, as seguintes estatísticas são encontradas: função densidade de probabilidade conjunta, função de distribuição cumulativa conjunta, coeficiente de correlação e algumas estatísticas relacionadas ao parâmetro SNR na saída do combinador de seleção, a saber, probabilidade de indisponibilidade e função densidade de probabilidade. As expressões fazem uso dos polinômios de Laguerre generalizados. Elas são matematicamente tratáveis e possuem flexibilidade suficiente para acomodar um grande número de cenários de correlação, úteis na análise de um ambiente com desvanecimento mais geral. Depois disto, aproveitando os resultados previamente deduzidos, expressões exatas relacionadas a processos Nakagami-m com duas variáveis com correlação arbitrária e parâmetros de desvanecimento igualmente arbitrários são encontradas. De forma mais específica, as seguintes estatísticas são obtidas neste trabalho: função geratriz de momentos, função densidade de probabilidade conjunta, função de distribuição cumulativa conjunta, coeficiente de correlação de potência, e várias estatísticas ligadas à relação sinal-ruído na saída do combinador de seleção, especialmente, probabilidade de indisponibilidade, função densidade de probabilidade e valor médio da relação sinal-ruído. Recentemente, o modelo de desvanecimento ®-µ foi proposto que leva em conta a não linearidade do meio de propagação assim como o fenômeno de cluster de múltiplos percursos das ondas de rádio. A distribuição ®-µ é geral, flexível e matematicamente tratável. Ela inclui importantes distribuições tais como Gamma (e suas versões discretas Erlang e Chi-Quadrada Central), Nakagami-m (e sua versão discreta Chi), Exponencial, Weibull, Gaussiana Unilateral e Rayleigh. Nesta tese, uma formulação através de série infinita para a função densidade de probabilidade multivariável ®-µ com matriz de correlação arbitrária e variáveis não identicamente distribuídas é encontrada. A expressão é exata e geral e inclui todos os resultados anteriormente publicados na literatura relacionados às distribuições compreendidas pela distribuição ®-µ. A expressão geral é então particularizada para uma solução aproximada simples na forma fechada. Adicionalmente, a função distribuição cumulativa conjunta multivariável é obtida, novamente, em uma forma fechada e simples. Os resultados exato e aproximado são muito próximos para valores pequenos e médio de correlação. Nós mantemos, entretanto, que uma relação entre os coeficientes de correlação das correspondentes componentes gaussianas deve ser mantida de forma a atender os critérios de convergência / Abstract: In wireless communications, the multipath fading is modeled by several distributions including Hoyt, Rayleigh, Weibull, Nakagami-m, and Rice. In this thesis, new, exact expressions for the bivariate Hoyt (Nakagami-q) processes with arbitrary correlation in a nonstationary environment are derived. More specifically, the following are obtained: joint probability density function, joint cumulative distribution function, power correlation coefficient, and some statistics related to the signal-tonoise ratio at the output of the selection combiner, namely, outage probability and probability density function. The expressions make use of the well known generalized Laguerre polynomials. They are mathematically tractable and flexible enough to accommodate a myriad of correlation scenarios, useful in the analysis of a more general fading environment. After this, capitalizing on result previously deduced, exact expressions concerning the bivariate Nakagami-mprocesses with arbitrary correlation and fading parameters are derived. More specifically, the following are obtained in the present work: joint moment generating function; joint probability density function; joint cumulative distribution function; power correlation coefficient; and several statistics related to the signal-to-noise ratio at the output of the selection combiner, namely, outage probability, probability density function, and mean SNR. More recently, the ®-µ fading model has been proposed that accounts for the non-linearity of the propagation medium as well as for the multipath clustering of the radio waves. The ®-µ distribution is general, flexible, and mathematically easily tractable. It includes important distributions such as Gamma (and its discrete versions Erlang and Central Chi-Squared), Nakagami-m (and its discrete version Chi), Exponential, Weibull, One-Side Gaussian, and Rayleigh. An infinite series formulation for the multivariate ®-µ joint probability density function with arbitrary correlation matrix and non-identically distributed variates is derived. The expression is exact and general and includes all of the results previously published in the literature concerning the distributions comprised by the ®-µ distribution. The general expression is then particularized to an indeed very simple, approximate closed-form solution. In addition, a multivariate joint cumulative distribution function is obtained, again in simple, closed-form manner. Approximate and exact results are very close to each other for small as well medium values of correlation. We maintain, however, that a relation among the correlation coefficients of the corresponding Gaussian components must be kept so that convergence is attained / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T23:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_RenataValverde_M.pdf: 868177 bytes, checksum: 291f0f645a4f99467efc3f39b3164f5e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho aborda o dimensionamento de redes sem fio por meio da análise da probabilidade de outage visando contemplar sistemas com múltiplas classes de serviço. Esta é uma tarefa complexa, uma vez que deve considerar aspectos como o desvanecimento e a interferência do canal sem fio e o tráfego de diferentes classes de serviço. Inicialmente é analisada uma rede ad hoc com uma única classe de serviço a partir da probabilidade de outage conjunta. Em seguida, determina-se uma nova formulação analítica fechada para o cálculo da probabilidade de outage em sistemas com múltiplas classes de serviço. Esta foi prontamente validada por meio de simulações a eventos discretos. Desta maneira, a formulação proposta pode ser utilizada para o dimensionamento de redes sem fio multi-serviço sem a necessidade da realização de simulações. Este método apresenta vantagens como fácil implementação e baixo esforço computacional. Isto significa que foi obtida uma ferramenta de dimensionamento rápida e precisa. / Abstract: This work tackles with the problem of dimensioning wireless networks through the analysis of the outage probability aiming to contemplate multiservice traffic. This is an intrincate task, since it must consider aspects such as fading and interference in the wireless channel as well as multiservice traffic. First, an ad hoc network with only one class of service is analysed through the joint outage probability. Then, a novel closed formulation for the outage probability in multiservice systems is found. This formulation was promptly validated through discrete-event simulation. Therefore, the proposed formulation may be used for the dimensioning in multiservice wireless networks without the necessity of simulations. This method presents the advantages of easy implementation and low computational effort. This means that this tool enables a fast and precise dimensioning. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Cardieri / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T01:33:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_Maiced´Utrada_M.pdf: 2051224 bytes, checksum: e8c46bc8a5164a0114e1cbe417191351 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A evidente subutilização dos recursos de freqüência tem incentivado discussões e trabalhos visando propor uma transformação no uso do espectro. O acesso oportunista ao espectro é uma proposta bastante atraente nessa busca pelo uso mais eficiente dos recursos de freqüência e propõe o compartilhamento do espectro por redes licenciadas e redes oportunistas. As redes oportunistas utilizam os recursos com restrição espaço-temporal, enquanto as redes licenciadas são protegidas de possíveis danos causados por interferência. Este trabalho considera uma rede sem fio dotada de características cognitivas para a detecção de oportunidades de transmissão em um canal compartilhado com uma rede licenciada. São apresentados um estudo sobre o sensoriamento do espectro em ambientes com desvanecimento e um estudo de vazão nessa rede, determinando as probabilidades de colisão de pacotes e adotando um modelo de captura. Os resultados são validados por simulação de eventos discretos. / Abstract: The apparent underutilization of frequency resources has encouraged several research works on innovative spectrum usage schemes. The opportunistic spectrum access is an attractive proposal aiming at an efficient use of frequency resources by spectrum sharing among licensed and unlicensed networks. The unlicensed opportunistic networks use the spectrum with geographical and temporal constraints, while licensed networks are protected from interference. In this work, a wireless network with cognitive features is considered. This unlicensed network searches for transmission opportunities in a shared channel, using the resources in an opportunistic manner. A study on spectrum sensing under fading conditions is presented, as well as a throughput analysis, determining the packet collision probabilities and adopting a capture model. The results have been validated by discrete events simulation. / Mestrado / Telecomunicações / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_UgoSilva_D.pdf: 7207559 bytes, checksum: 799e62195e2d2cf1cf1a42599b611bf6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta tese propõe, investiga e valida estatísticas de primeira e segunda ordens para canais com desvanecimento em ambientes sem fio. A caracterização estatística contempla tanto a obtenção de modelos teóricos quanto investigações práticas através de campanhas de medições de campo. Os modelos probabilísticos analisados aqui, chamados ?-µ e a-µ, foram recentemente propostos com o intuito de prover uma análise mais realista do canal rádio-móvel. Por apresentarem um grau de liberdade a mais do que as distribuições tradicionais, uma maior flexibilidade é alcançada. Mais especificamente, as contribuições desta tese são: a obtenção da distribuição conjunta da envoltória e da fase para canais em desvanecimento ?-µ e a validação do seu modelo de fase. Além disso, e sem menos importância, a distribuição a-µ é validada amplamente. Suas funções de distribuição cumulativa, correlação cruzada, autocorrelação e espectro de potência da envoltória, estas últimas encontradas em formulações fechadas, bem como a taxa de cruzamento de nível, são investigadas na prática através do uso de um sistema de medição de campo construído especialmente para este fim. Comparações entre o modelo de canal a-µ e os modelos tradicionais da literatura são realizadas e um excelente ajuste entre os dados teóricos e experimentais é encontrado / Abstract: This thesis proposes, investigates and validates first and second order statistics of fading channels in wireless environments. The statistical characterization includes both theoretical models and practical investigations through field measurements. The investigated channel models, namely ?-µ and a-µ, have recently been proposed in order to provide a more realistic analysis of the propagated signal. Because these fading models have one more degree of freedom than the traditional distributions, a greater flexibility is achieved. More specifically, the contributions of this thesis are: the ?-µ phase-envelope joint distribution derivation and its phase model validation. Furthermore, the distribution a-µ is fully validated. Its cumulative distribution, cross-correlation, autocorrelation and power spectrum functions of the envelope, these latter obtained in closed-form expressions, and the level crossing rate, are investigated in practice by using a field measurement system, specifically built for this purpose. Comparisons between the a-µ channel model and the traditional distributions are performed and excellent fits between the theoretical and experimental data are found / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T21:02:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rabelo_GuilhermeSilveira_M.pdf: 2232654 bytes, checksum: 5ad1d7c509404a4af175e0cb18c271f9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho avalia o desempenho de enlaces sem fio em condições muito severas de desvanecimento. Para isso, uma nova distribuição de probabilidade, a ?-µ Extrema, é investigada como modelo de desvanecimento para descrever o sinal propagado em tais condições. Ajustes a dados de campos publicados na literatura e coletados em um ambiente confinado e outros dados coletados pelo grupo de pesquisa do autor deste trabalho mostram que a distribuição ?-µ Extrema é flexível e apropriada para modelar ambientes severos. Medidas de desempenho de enlace são então obtidas para esquemas de modulação não-coerente, onde é mostrado que, devido a uma característica particular do canal de desvanecimento ?-µ Extremo, a taxa de erro de bit é limitada inferiormente por um valor assintótico não-nulo. Do mesmo modo, para qualquer uma das três técnicas de combinação por diversidade denominadas combinação por seleção, combinação por razão máxima e combinação por ganho igual, a taxa de erro de bit também é limitada inferiormente, embora o valor mínimo decresça com o aumento do número de ramos de diversidade. Formulações para a distribuição do sinal de saída e relação sinal-ruído média na saída dos combinadores também são obtidas. De forma bastante interessante, é mostrado que em condições extremas de desvanecimento, o desempenho do combinador por seleção pode superar o desempenho do combinador por ganho igual. Além disso, este trabalho também apresenta uma formulação inédita para a distribuição conjunta a-µ, que inclui como casos particulares as distribuições de desvanecimento largamente utilizadas Weibull, Nakagami-m e Rayleigh. Escrita em termos de funções já conhecidas na literatura, a formulação é facilmente computável e muito geral na medida em que permite um esquema de correlação e parâmetros arbitrários. Embora a formulação seja dada na forma de soma infinita, é mostrado que uma versão truncada também é uma distribuição válida. Finalmente, para demonstrar a aplicabilidade das novas formulações, a distribuição da envoltória na saída de um combinador por seleção é avaliada utilizando as abordagens exata e aproximada. Os resultados mostram que um número pequeno de termos na soma já é suficiente para prover um excelente ajuste entre os resultados exatos e aproximados / Abstract: This work evaluates the performance of a wireless link under severe fading conditions. To achieve this, a new probability distribution, the ?-µ Extreme, is investigated as a fading model to describe the propagated signal under such conditions. Adjustments to field data published elsewhere in the literature, collected in an enclosed environment, and other fading data collected by the author's team show that the ?-µ Extreme distribution is flexible and suitable to model these scenarios. Link performance measures are then obtained for non-coherent modulation schemes, where it is shown that, due to an intrinsic characteristic of the ?-µ Extreme fading channel, the bit error rate is lower-bounded by a non-nil minimum value. In the same way, for anyone of the M-branch basic diversity combining techniques, namely selection combining, maximal ratio combining, and equal gain combining, the bit error rate is still lower-bounded, although the minimum achievable value decreases exponentially with the increase in the number of diversity branches. Formulations for the outage probability as well as mean signal-to-noise ratio at the output of the combiners are also derived. Interestingly, it is shown that in extreme fading conditions, the selection combiner may outperform the equal gain combiner. In addition, this works also derives a new closed-form series-type formulation for the multivariate a-µ joint distribution, which includes as particular cases the largely used fading distributions Weibull, Nakagami-m, and Rayleigh. Written in terms of functions already available in literature, the formulation is easily computable and very general for it assumes arbitrary correlation scheme and parameters. Even though the new formulation is given in terms of an infinite series, it is shown that a truncated version is still a valid distribution. Finally, in order to demonstrate the applicability of the new results, the envelope cumulative distribution at the output of the selection combiner is evaluated using the approximate and exact approaches. The results show that that only a few terms is sufficient to provide an excellent fit between approximate and exact results / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T01:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_DanielBenevidesda_D.pdf: 3159088 bytes, checksum: 3d5d46070c5516bbaa070eba5e52e8e3 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Recentemente, três novos modelos probabilísticos de canal, modelos a-u, ?-u e ?-u, foram propostos com o intuito de prover uma análise mais realística do sinal propagante. Por apresentarem um grau de liberdade a mais que os demais já existentes na literatura, um melhor ajuste a medidas de campo verificou-se com a utilização dos mesmos. Esta tese provê uma caracterização estatística para estes modelos de desvanecimento generalizados. Tal caracterização engloba tanto estatísticas de primeira como de segunda ordem. Aproximações simples e precisas para a soma de variáveis e processos aleatórios são propostas. Inúmeras métricas de desempenho em ambientes com e sem diversidade na recepção são investigadas de forma exata e aproximada. Dentre estas, podemos citar: probabilidade de outage, taxa de erro de bit, capacidade de canal, taxa de cruzamento de nível, duração média de desvanecimento, dentre outras. Além disso, mostra-se também qual das distribuições generalizadas melhor aproxima a soma de variáveis e processos Nakagami-m, uma vez que todas incluem Nakagami-m como caso especial. Finalmente, expressões exatas e aproximadas para a taxa de cruzamento de nível de canaisWeibull correlacionados e não idênticos em receptores multirramos são apresentadas / Abstract: Recently, three new channel models, a-u, ?-u and ?-u, were proposed with the aim to provide a more realistic analysis of the propagate signal. Due to they have one degree of freedom more than those already existing in the literature, a better adjust to field measurement data was attested with their use. This thesis deals with the statistical characterization of these generalized fading models. Such a characterization includes both first and second order statistics. Simple and precise approximations to the sum of random variables and processes are proposed. Several performance metrics in scenarios with and without diversity are investigated in an exact and approximate manner. Among them, we may cite: outage probability, bit error probability, channel capacity, level crossing rate, average fade duration, such others. Furthermore, it is shown what is the generalized distribution that better approximate the sum of Nakagami-m variates and processes, once that all of them include Nakagami-m as special case. Finally, exact and approximate expressions for the crossing rates of non-identical correlated Weibull channels in multibranch receivers are presented. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Gustavo Fraidenraich / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:23:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerreiro_AndreSaito_M.pdf: 2368603 bytes, checksum: 297e17dce61316c0a4184fc3db28066c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho, considera-se a transmissão de mensagem confidencial em um canal sem fio em que transmissor, receptor e escuta possuem múltiplas antenas. O trabalho divide-se em duas partes. Na primeira parte analisamos a capacidade de sigilo ergódica e a probabilidade de indisponibilidade de sigilo para os cenários em que o canal é ergódico e não ergódico respectivamente, ambos na presença de desvanecimento estacionário com distribuição Rayleigh e considerando conhecimento do estado do canal (CSI) no receptor e na escuta. No cenário ergódico, deriva-se uma nova expressão fechada para a capacidade ergódica de sistemas em que há conhecimento do estado do canal no transmissor (CSIT) do canal principal e do canal de escuta, no qual permite-se que matriz covariância varie no tempo. Também deriva-se um limite inferior para capacidade de sigilo com CSIT, no qual a matriz covariância é fixa no período de transmissão. A primeira expressão é restrita ao limite da alta relação sinal ruído (SNR), n_t antenas no transmissor, n_r antenas no receptor (n_r > n_t) e n_e=n_t antenas na escuta (arranjo n_t x n_r x n_t). A segunda expressão é restrita ao arranjo de antenas n_t x n_t x n_t e potência do ruído do canal principal e do canal de escuta iguais. No cenário não ergódico, deriva-se uma nova expressão fechada para a probabilidade de indisponibilidade de sigilo no limite da alta SNR, em um arranjo de antenas 2 nr x 2 com n_r > 2. Também calcula-se um limite superior para a probabilidade de indisponibilidade de sigilo para outros arranjos de antena. Na segunda parte, considera-se uma escuta ativa que é capaz de atacar de forma inteligente o processo de estimação de canal. Focando em sistemas de transmissão baseados na decomposição generalizada em valores singulares (GSVD), diferentes técnicas de ataque são propostas e simulações computacionais são utilizadas para avaliar a eficiência de cada uma delas / Abstract: In this thesis, we consider the transmission of confidential information over a multiple-input multiple-output multiple-eavesdropper (MIMOME) wireless channel. The content is largely divided in two. In the first part we analyse the ergodic secrecy capacity and the secrecy outage probability in the ergodic and non-ergodic scenario respectively, both with stationary Rayleigh distributed fading channels and channel state information (CSI) at the receiver and eavesdropper. For the ergodic scenario we derive a new closed-form expression for the ergodic secrecy capacity with channel state information at the transmitter (CSIT) of the main and the eavesdropper channels, allowing the covariance matrix to be time-varying. A lower bound for the ergodic capacity with CSIT, in which the covariance matrix is fixed for the entire transmission period is also derived. The first expression is restricted to the high-SNR limit, with n_t transmit antennas, n_r receive antennas (n_r >= n_t) and n_e=n_t eavesdropper antennas (n_t x n_r x n_t setup). The second expression is restricted to the n_t x n_t x n_t antenna setup and equal noise power at both channels. For the non-ergodic scenario, we derive a new closed-form expression for the secrecy outage probability in the high-SNR limit, in a 2x n_r x 2 setup with n_r \ge 2. We also calculate an upper-bound for the secrecy outage probability in other antenna setups. In the second part we consider an eavesdropper which is able to attack the channel sounding process through intelligent jamming. We focus on transmission systems based on generalized singular value decomposition (GSVD). We propose and analyze, through computer simulations, the efficiency of several attack techniques that intend to disrupt the secret communication between legitimate users / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica