[論文レビュー] Outage Probability in {\eta}-{\mu}/{\eta}-{\mu} Interference-limited Scenarios

José F. Paris|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2011

Advanced MIMO Systems Optimization参考文献 5被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、背景雑音が無視できる η-μ/η-μ 干渉制限無線システムにおける中断確率（OP）の正確な閉形式式を導出する。ここで、送信信号および同周波数干渉波は両方とも η-μ fading を経験する。主たる貢献は、干渉信号の µ パrameter が正の整数である条件の下で、基本関数による OP 式を可能にするマスターフォーミュラ（式 1）の導出である。これは、従来の Nakagami-m 結果をより一般化された η-μ モデルへと拡張し、空間相関を持つ最大比合成（MRC）を含む。

ABSTRACT

In this paper exact closed-form expressions are derived for the outage probability (OP) in scenarios where both the signal of interest (SOI) and the interfering signals experience {\eta}-{\mu} fading and the background noise can be neglected. With the only assumption that the {\mu} parameter is a positive integer number for the interfering signals, the derived expressions are given in elementary terms for maximal ratio combining (MRC) with independent branches. The analysis is also valid when the {\mu} parameters of the pre-combining SOI power envelopes are positive integer or half-integer numbers and the SOI is formed at the receiver from spatially correlated MRC.

研究の動機と目的

• 背景雑音が無視できる η-μ/η-μ 干渉制限シナリオにおける中断確率（OP）の正確な閉形式式を導出すること。
• 従来の Nakagami-m/Nakagami-m フェージングに対する OP 分析を、より一般的な η-μ フェージングモデルへと拡張すること。
• 独立および空間相関のある最大比合成（MRC）の両方に適用可能な統一的解析フレームワークを提供すること。
• 既存の文献における結果を一般化・補完するマスターフォーミュラを確立すること、特に実数値の m パrameter または相関 MRC の場合に有効である。

提案手法

• 信号対干渉電力比を表す、二乗 η-μ ランダム変数（RV）の和の比の累積分布関数（CDF）に対するマスターフォーミュラ（式 1）を導出する。
• 所望信号および干渉波の両方の独立した η-μ RV の和のモーメント生成関数（MGF）にラプラス変換と留数理論を適用する。
• ポッホハマー記号および一般化超幾何関数を用いて、留数計算により CDF を基本関数で表現する。
• SOI パrameter からの集合 {aℓ, αℓ} および干渉波パrameter からの集合 {bj, βj} を用いた形式的パラメータ化を導入する。ここで βj は中間係数からの異なる値である。
• 留数定理を用い、異なる βj 値に対応する極における留数の和を計算することで CDF を求める。
• コロナリー 1 により、η→0 の極限をとることで、一般 η-μ/η-μ ケースが Nakagami-m/Nakagami-m シナリオに還元されることを検証し、先行研究と整合性があることを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 背景雑音が無視できる η-μ/η-μ 干渉制限シナリオにおいて、正確な閉形式の中断確率式を導出可能か？
• RQ2 導出された式は、非整数 m パrameter または空間相関 MRC の場合に、既存の Nakagami-m/Nakagami-m 結果を一般化するか？
• RQ3 干渉波の µ パrameter が正の整数であるとき、二乗 η-μ RV の和の比の CDF の数学的構造は何か？
• RQ4 提案手法は、信号の目的の MRC 合成における空間相関をどのように処理するか？
• RQ5 このフレームワークは、例えば η-μ/Rayleigh 干渉制限系のような混合シナリオへと拡張可能か？

主な発見

• マスターフォーミュラ（式 1）が導出され、基本関数を用いた η-μ/η-μ 干渉制限系における正確な閉形式の中断確率式を提供する。
• 干渉信号の µ パrameter が正の整数である条件の下で、正確な留数に基づく評価が可能である。
• 式は、[3, 式 10.17] および [8, 式 18] を含む、従来の Nakagami-m/Nakagami-m 結果を η-μ モデルに拡張することで一般化する。
• 信号の目的の MRC における空間相関をサポートし、非同一フェージング環境における相関ダイバーシティ結合の解析を可能にする。
• コロナリー 1 により、η→0 のとき η-μ モデルが Nakagami-m に還元され、同一の閉形式構造を示すことが確認され、整合性が裏付けられる。
• 図 1 および 図 2 の数値的結果により、解析式とシミュレーションの間で完全な一致が確認され、さまざまな η-μ および Nakagami-m パrameter 設定において妥当性が検証された。