Dik açılı dördün genlik modülasyonu ve L-kollu MRC tekniğine dayalı bir kablosuz haberleşme sisteminin Fisher-Snedecor F sönümlü kanallardaki performansı

Bu çalışmada, iletim yöntemi olarak dik açılı dördün genlik modülasyonunu kullanan L kollu en yüksek oranlı birleştirme alıcısına sahip bir kablosuz haberleşme sisteminin Fisher-Snedecor F sönümlenme koşulları altındaki ortalama sembol hata oranı analiz edilmiştir. Analiz, L kollu en yüksek oranlı birleştirme tekniğine dayalı alıcıdaki toplam anlık işaret-gürültü oranının olasılık yoğunluk fonksiyonuna dayanarak yapılmıştır. Ele alınan sistemin ortalama sembol hata oranı için Gauss Q fonksiyonunun yaklaşık bir ifadesi kullanılarak kapalı formda yaklaşık bir çözüm sunulmuştur. Daha sonra ise sistemin asimptotik ortalama sembol hata oranı türetilmiştir. Sönümlenme parametresi (m), gölgeleme parametresi (ms), kol sayısı (L) ve modülasyon seviyesi değiştirilerek ortalama sembol hata oranı farklı konfigürasyonlar için gösterilmiştir. Buna ek olarak, türetilen yaklaşık ifadenin analitik sonuçları ile ortalama sembol hata oranı integralinin nümerik hesaplanması ile elde edilen sonuçların yakın uyum içinde olduğu da gösterilmiştir. Asimptotik sonuçların ise yüksek işaret-gürültü oranı bölgesinde diğer sonuçlar ile çok iyi uyum gösterdiği gözlenmiştir.

Performance of a wireless communication system based on rectangular quadrature amplitude modulation and L-branch MRC schemes over Fisher-Snedecor F fading channels

In this study, average symbol error rate (ASER) of a wireless communication system which employs L-branch maximum ratio combining (MRC) at receiver and uses rectangular quadrature amplitude modulation (RQAM) as a transmission scheme is analyzed under Fisher-Snedecor F fading conditions. The analysis is conducted based on probability density function of total instantaneous signal-to-noise ratio (SNR) at L-branch MRC receiver. A closed-form approximate solution is presented for the ASER of the considered system by utilizing an approximate expression of Gaussian Q function. Then, asymptotic ASER of the system is derived. The ASER is illustrated for different configurations by varying fading parameter (m), shadowing parameter (ms), number of branches (L) and modulation level. In addition, it is also shown that analytical results of the derived approximate expression are close to the ones obtained by the numerical computation of the ASER integral. It is observed that the asymptotic results are in well agreement with other results at high SNR region.

___

  • M. K. Simon and M-S. Alouini, Digital communication over fading channels, 2nd ed. Hoboken, New Jersey, USA: IEEE: John Wiley &Sons, Inc., 2005.
  • C. R. C. M. da Silva and M. D. Yacoub, A generalized solution for diversity combining techniques in fading channels, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 50, 46-50, 2002. https://doi.org/10.1109/22.981244
  • J. Beiranvand and H. Meghdadi, Analytical performance evaluation of MRC receivers in massive MIMO systems, IEEE Access, 6, 53226-53234, 2018. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2866795
  • N. Kapucu, M. Bilim and I. Develi, A comprehensive performance analysis of relay-aided CDMA communications over dissimilar fading channels, AEÜ -International Journal of Electronics and Communications, 83, 339-347, 2018. https://doi.org/ 10.1016/j.aeue.2017.09.017
  • D. Dixit and P. R. Sahu, Performance of L-branch MRC receiver in η-μ and κ-μ fading channels for QAM signals, IEEE Wireless Communications Letters, 1, 316-319, 2012. https://doi.org/10.1109/WCL.2012. 042512.120240
  • P. Kumar and P. R. Sahu, Analysis of M-PSK with MRC receiver over κ-μ fading channels with outdated CSI, IEEE Wireless Communications Letters, 3, 557-560, 2014. https://doi.org/10.1109/LWC.2014. 2355849
  • A. D. Singh and R. Subadar, Capacity analysis of MRC receiver with adaptive transmitters over TWDP fading channels, 2015 International Symposium on Advanced Computing and Communication (ISACC), pp. 1-5, Silchar, India, Sept. 2015. https://doi.org/ 10.1109/ISACC.2015.7377357
  • T. Liu, J. Tong, Q. Guo, J. Xi, Y. Yu and Z. Xiao, On the performance of massive MIMO systems with low-resolution ADCs and MRC receivers over Rician fading channels, IEEE Systems Journal, 2020. (Accepted for publication) https://doi.org/10.1109/ JSYST.2020.3014647
  • S. K. Yoo, S. L. Cotton, P. C. Sofotasios, M. Matthaiou, M. Valkama and G. K. Karagiannidis, The Fisher–Snedecor F distribution: a simple and accurate composite fading model, IEEE Communications Letters, 21, 1661-1664, 2017. https://doi.org/ 10.1109/LCOMM.2017.2687438
  • H. Du, J. Zhang, K. P. Peppas, H. Zhao, B. Ai and X. Zhang, On the distribution of the ratio of products of Fisher-Snedecor F random variables and its applications, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 69, 1855-1866, 2020. https://doi.org/ 10.1109/TVT.2019.2961427
  • N. Kapucu, Error performance of digital modulations over Fisher-Snedecor F fading channels, AEÜ -International Journal of Electronics and Communications, 108, 73-78, 2019. https://doi.org/ 10.1016/j.aeue.2019.06.005
  • N. Kapucu and M. Bilim, Analysis of analytical capacity for Fisher-Snedecor F fading channels with different transmission schemes, Electronics Letters, 55, 283-285, 2019. https://doi.org/10.1049/el.2018.7813
  • F. S. Almehmadi and O. S. Badarneh, On the effective capacity of Fisher-Snedecor F fading channels, Electronics Letters, 54, 1068-1070, 2018. https://doi.org/10.1049/el.2018.5479
  • S. Chen, J. Zhang, G. K. Karagiannidis and B. Ai, Effective rate of MISO systems over Fisher–Snedecor F fading channels, IEEE Communications Letters, 22, 2619-2622, 2018. https://doi.org/10.1109/LCOMM. 2018.2876426
  • O. S. Badarneh, P. C. Sofotasios, S. Muhaidat, S. L. Cotton and D. B. da Costa, Product and ratio of product of Fisher-Snedecor F variates and their applications to performance evaluations of wireless communication systems. IEEE Access, 8, 215267-215286, 2020. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3039680
  • H. Al-Hmood and H. S. Al-Raweshidy, Selection combining scheme over non-identically distributed Fisher-Snedecor F fading channels, IEEE Wireless Communications Letters, 10, 840-843, 2020. https://doi.org/10.1109/LWC.2020.3046519
  • H. Shankar and A. Kansal, Performance analysis of MRC receiver over Fisher Snedecor (F) composite fading channels, Wireless Personal Communications, 117, 1337–1359, 2021. https://doi.org/10.1007/ s11277- 020-07925-8
  • O. S. Badarneh, D. B. da Costa, P. C. Sofotasios, S. Muhaidat and S. L. Cotton, On the sum of Fisher-Snedecor F variates and its application to maximal-ratio combining, IEEE Wireless Communications Letters, 7, 966-969, 2018. https://doi.org/10.1109/ LWC.2018.2836453
  • R. Singh and M. Rawat, Physical layer security of MRC in Fisher-Snedecor F fading channels, 2019 IEEE International Conference on Advanced Networks and Telecommunications Systems (ANTS), pp. 1-5, Goa, India, Dec. 2019. https://doi.org/10.1109/ ANTS47819. 2019.9118155
  • S. K. Yoo, S. L. Cotton, P. C. Sofotasios, S. Muhaidat and G. K. Karagiannidis, Level crossing rate and average fade duration in F composite fading channels, IEEE Wireless Communications Letters, 9, 281-284, 2020. https://doi.org/10.1109/LWC.2019.2952343
  • P. Zhang, J. Zhang, K. P. Peppas, D. W. K. Ng and B. Ai, Dual-hop relaying communications over Fisher-Snedecor F-fading channels, IEEE Transactions on Communications, 68, 2695-2710, 2020. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2020.2973263
  • H. Du, J. Zhang, J. Cheng and B. Ai, Sum of Fisher-Snedecor F random variables and its applications, IEEE Open Journal of the Communications Society, 1, 342-356, 2020. https://doi.org/10.1109/OJCOMS.2020. 2982770
  • M. Bilim and N. Kapucu, Average symbol error rate analysis of QAM schemes over millimeter wave fluctuating two-ray fading channels, IEEE Access, 7, 105746-105754, 2019. https://doi.org/10.1109/ ACCESS.2019.2932147
  • M. Chiani, D. Dardari and M. K. Simon, New exponential bounds and approximations for the computation of error probability in fading channels, IEEE Transactions on Wireless Communications, 2, 840-845, 2003. https://doi.org/10.1109/TWC.2003. 814350
  • A. P. Prudnikov, Y. A. Brychkov and O. I. Marichev, Integrals and Series: More Special Functions, vol. 3. Gordon&Breach Sci. Publ, NY, 1990.
  • The Mathematical Functions Site. http://functions.wolfram.com, Accessed 27 May 2021.
  • I. Gradshteyn and I. Ryzhik, Table of Integrals, Series and Products. 6th ed. New York, NY, USA: Academic, 2000.
Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 2564-6605
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2017
  • Yayıncı: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Organize sanayi bölgesine ait atıksu arıtma tesisinde ECAM modellemesiyle karbon emisyonu değerlendirmesi

Cansu MISTIKLAR, Süreyya MERİÇ

0-500 µA sürekli DC kontrollü dental iyontoforez sistemi tasarımı ve performans incelemesi

Serkan DİŞLİTAŞ

Mevcut okul türü bir binanın deprem performansının 2007 ve 2018 deprem yönetmeliklerine göre değerlendirilmesi

Mehmet YALIN, Hakan ULUTAŞ

5xxx serisi alüminyum alaşımları için Yoshida Uemori model parametrelerinin Arı Algoritması ve Genetik Algoritma ile tahmini

Habip Gökay KORKMAZ, Serkan TOROS, Mete KALYONCU

Analitik hiyerarşi prosesi (AHP) yöntemi ile çalışan performansının değerlendirilmesi

Emine Elif NEBATİ, Gülser Narin SAĞANDA, Hayriye EROL, Sümeyye Reyyan SUBAŞI, Tuğçe Esma GÖZ

Elektrik ark ocağı ile üretim yapan bir demir-çelik tesisinin mevcut en iyi teknikler kapsamında değerlendirilmesi

Gülizar GÖKCECİK, Hakan DULKADİROĞLU

Aklime edilmiş aktif çamur mikroorganizmaları ile sürekli sistem yukarı akışlı dolgulu kolonda 2,4- diklorofenol gideriminin incelenmesi

Ece Ümmü DEVECİ

Bacillus sp. ile iyileştirilmiş zeminlerin donma çözülme etkisindeki davranışı

Baki BAĞRIAÇIK, Fatıma Masume USLU, Esra Sunduz YİĞİTTEKİN, Anıl DELİK, Sadık DİNÇER

Dönel kavşaklarda meydana gelen dengesiz akımlara bir çözüm önerisi olarak kısmi denetimli sinyalize dönel kavşaklar: Bir literatür araştırması

Hakan ORDU, Ufuk KIRBAŞ

Acid Blue 264 azo boyasının Fenton ve ultrases-Fenton oksidasyon yöntemleri ile renk ve KOİ gideriminin araştırılması

Dilan TOPRAK, Savaş ŞENER