KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권3호
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pp.799-818
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2014
Spectrum sensing is a key technical challenge for cognitive radio (CR). It is well known that multi-cycle cyclostationarity (MC) detector is a powerful method for spectrum sensing. However, conventional MC detector is difficult to implement due to its high computational complexity. This paper pays attention to the fact that the computation complexity can be reduced by simplifying the test statistic of conventional MC detector. Based on this simplification process, an improved MC detector is proposed. Compared with the conventional one, the proposed detector has the low-computational complexity and sufficient-accuracy on sensing performance. Subsequently, the sensing performances are further investigated for the cases of Rayleigh, Nakagami-m, Rician, composite Rayleigh fading-lognormal shadowing and composite Nakagami fading-lognormal shadowing channels, respectively. Furthermore, the square-law combining (SLC) is introduced to improve the detection capability over fading-shadowing channels. The corresponding closed-form expressions of average detection probability are derived for each case by the moment generation function (MGF) approach. Finally, illustrative and analytical results show that the efficiency and reliability of proposed detector and the improvement on sensing performance by SLC over composite fading-shadowing channels.
The focus in this paper is on obtaining tight, simple algebraic-form bounds and invertible expressions for the average symbol error probability (ASEP) of M-ary phase shift keying (MPSK) in a class of composite fading channels. We employ the mixture gamma (MG) distribution to approximate the signal-to-noise ratio (SNR) distributions of fading models, which include Nakagami-m, Generalized-K ($K_G$), and Nakagami-lognormal fading as specific examples. Our approach involves using the tight upper and lower bounds that we recently derived on the Gaussian Q-function, which can easily be averaged over the general MG distribution. First, algebraic-form upper bounds are derived on the ASEP of MPSK for M > 2, based on the union upper bound on the symbol error probability (SEP) of MPSK in additive white Gaussian noise (AWGN) given by a single Gaussian Q-function. By comparison with the exact ASEP results obtained by numerical integration, we show that these upper bounds are extremely tight for all SNR values of practical interest. These bounds can be employed as accurate approximations that are invertible for high SNR. For the special case of binary phase shift keying (BPSK) (M = 2), where the exact SEP in the AWGN channel is given as one Gaussian Q-function, upper and lower bounds on the exact ASEP are obtained. The bounds can be made arbitrarily tight by adjusting the parameters in our Gaussian bounds. The average of the upper and lower bounds gives a very accurate approximation of the exact ASEP. Moreover, the arbitrarily accurate approximations for all three of the fading models we consider become invertible for reasonably high SNR.
Nikolic, Bojana Z.;Stefanovic, Mihajlo C.;Panic, Stefan R.;Anastasov, Jelena A.;Milosevic, Borivoje
ETRI Journal
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제33권3호
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pp.320-325
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2011
This paper considers the effects of simultaneous correlated multipath fading and shadowing on the performances of a signal-to-interference ratio (SIR)-based dual-branch selection combining (SC) diversity receiver. This analysis includes the presence of cochannel interference. A generalized fading/shadowing channel model in an interference-limited correlated fading environment is modeled by generalized-K distribution. Closed-form expressions are obtained for probability density function and cumulative distribution function of the SC output SIR, as well as for the outage probability. Based on this, the influence of various fading and shadowing parameter values and the correlation level on the outage probability is examined.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권6호
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pp.2649-2669
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2020
In this paper, we analyze the secrecy performance of single-input multiple-output (SIMO) relay systems over κ-μ shadowed fading channels. Based on considering relay model employing decode-and-forward (DF) protocol, two security evaluation metrics, namely, secure outage probability (SOP) and probability of strictly positive secrecy capacity (SPSC) are studied, for which closed-form analytical expressions are derived. In addition, Monte Carlo results prove the validity of the theoretical derivation. The simulation results confirm that the factors that enhance the security include large ratio of (μD, μE), (mD, mE), (LD, LE) and small ratio of (kD, kE) under the high signal-to-noise ratio regime.
The bit error rates of DS/SSMA DPSK system with diversity and FEC channel coding in Rayleigh fading and log-normal shadowing channel are evaluated. Microscopic postdetection diversity and macroscopic selection diversiity are used to mitigate the effects of Rayleigh fading and log-normal shadowing, respectively. The numerical results show that the composite use of diversity and channel coding is very efficient for improving system performance compared to their respective uses.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권10호
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pp.3342-3360
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2014
In this paper, the capacity and BER performance of downlink distributed antenna systems (DAS) with transmit antenna selection and multiple receive antennas are investigated in MIMO composite channel, where path loss, Rayleigh fading and lognormal shadowing are all considered. Based on the performance analysis, using the probability density function (PDF) of the effective SNR and numerical integrations, tightly-approximate closed-form expressions of ergodic capacity and average BER of DAS are derived, respectively. These expressions have more accuracy than the existing expressions, and can match the simulation well. Besides, the outage capacity of DAS is also analyzed, and a tightly-approximate closed-form expression of outage capacity probability is derived. Moreover, a practical iterative algorithm based on Newton's method for finding the outage capacity is proposed. To avoid iterative calculation, another approximate closed-form outage capacity is also derived by utilizing the Gaussian distribution approximation. With these theoretical expressions, the downlink capacity and BER performance of DAS can be effectively evaluated. Simulation results show that the theoretical analysis is valid, and consistent with the corresponding simulation.
Multiple-input multiple-output (MIMO) systems can provide significant increments in capacity; however, the capacity of MIMO systems degrades severely when spatial correlation among multipath channels is present. This paper demonstrates that the influence of shadowing on the channel capacity is more substantial than that of multipath fading; therefore, the shadowing effect is actually the dominant impairment. To overcome the composite fading effects, we propose combining macroscopic selection diversity (MSD) schemes with MIMO technology. To analyze the system performance, the capacity outage expression of MIMO-based MSD (MSD-MIMO) systems using a characteristic function is applied. The analytic results show that there are significant improvements when MSD schemes are applied, even for the two-base-station diversity case. It is also observed that the effect of spatial correlation due to multipath fading is almost negligible when multiple base stations cooperatively participate in the mobile communication topology.
다치 직교 PRS(Partial Response Signaling) 시스템이 잡음, 간섭, 캐리어옵\ulcornerV, 위상지터, 페이딩 등에 의해 개별적으로 또는 복합적으로 영향을 받았을 경우에 대한 PRS 신호의 오율식을 유도하였다. 유도된 식에 의해 반송파 대잡음 전력비, 반송파 대 간섭파 전력비, 위상에러, 임펄스 지수, 가우스성 잡음전력 대 임펄스성 잡음 전력비, PLL(Phase Locked Loop)의 신호 대 잡음전력비, 페이딩 지수 등을 함수로 하여 수치계산을 통해 각 경우의 오율특성을 구했다. 얻은 결과로부터, 일반적으로 임펄스성 잡음보다 오율 특성을 보다 더 열화시키지만 일단 신호가 페이딩을 받게되면 그 반대로 가우스성 잡음이 임펄스성 잡음보다 더욱 에러를 발생시킨다는 것을 알 수 있었다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제15권4호
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pp.193-197
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2014
Si-carbon composites as anode materials for lithium rechargeable batteries were prepared simply by mixing Si nanoparticles with carbon black and/or graphite through a solution process. Si nanoparticles were well dispersed and deposited on the surface of the carbon in a tetrahydrofuran solution. Si-carbon composites showed more than 700 mAh/g of initial capacity under less than 20% loading of Si nanoparticle in the composites. While the electrode with only Si nanoparticles showed fast capacity fading during continuous cycling, Si-carbon composite electrodes showed higher capacities. The cycle performances of Si nanoparticles in composites containing graphite were improved due to the role of the graphite as a matrix.
본 연구는 저압 전력선 망을 통한 전력선 통신(PLC: Power Line Communication)에 관한 내용이다. 전력선 통신이 가지는 주요 잇점은 기존의 인프라구조의 사용이다. 전력선 통신 채널은 전형적으로 전력선의 길이와 주파수가 증가함에 의해 신호 감쇠를 나타내는 주파수 선택적 페이딩(Frequency-Selective Fading)을 가지는 다중경로 반사 전파로 모델링 할 수 있다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 다수개의 낮은 데이터 율의 반송파들이 높은 전송율을 이루는 형태로 송신기에서 조합되는 변조 기법이다. 모델링한 다중 경로 반사 전력선 채널에 음향 신호를 입력하여 체계의 성능을 모의 실험을 통해 분석, 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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