Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Bit Error Probability for Large Intelligent Surfaces Under Double-Nakagami Fading Channels

Creators

  • 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
  • 2. National Institute of Telecommunications
  • 3. Instituto de Pesca

Description

In this work, we investigate the probability distribution function of the channel fading between a base station, an array of intelligent reflecting elements, known as large intelligent surfaces (LIS), and a single-antenna user. We assume that both fading channels, i.e., the channel between the base station and the LIS, and the channel between the LIS and the single user are Nakagami-m distributed. Additionally, we derive the exact bit error probability considering quadrature amplitude (M-QAM) and binary phase-shift keying (BPSK) modulations when the number of LIS elements, n, is equal to 2 and 3. We assume that the LIS can perform phase adjustment, but there is a residual phase error modeled by a Von Mises distribution. Based on the central limit theorem, and considering a large number of reflecting elements, we also present an accurate approximation and upper bounds for the bit error rate. Through several Monte Carlo simulations, we demonstrate that all derived expressions perfectly match the simulated results.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذا العمل، نقوم بالتحقيق في وظيفة التوزيع الاحتمالي للقناة التي تتلاشى بين محطة قاعدة، ومجموعة من العناصر العاكسة الذكية، والمعروفة باسم الأسطح الذكية الكبيرة (LIS)، ومستخدم هوائي واحد. نفترض أن كلتا القناتين المتلاشتين، أي القناة بين المحطة الأساسية ودراسة تأثير الألغام الأرضية، والقناة بين دراسة تأثير الألغام الأرضية والمستخدم الواحد موزعة في ناكاجامي- م. بالإضافة إلى ذلك، نستمد احتمال خطأ البت الدقيق مع الأخذ في الاعتبار السعة التربيعية (M - QAM) وتعديلات تحويل الطور الثنائي (BPSK) عندما يكون عدد عناصر LIS، n، يساوي 2 و 3. نفترض أن نظام معلومات المكتبات يمكن أن يقوم بتعديل الطور، ولكن هناك خطأ في الطور المتبقي على غرار توزيع فون ميزس. استنادًا إلى نظرية الحد المركزي، وبالنظر إلى عدد كبير من العناصر العاكسة، نقدم أيضًا تقريبًا دقيقًا وحدودًا عليا لمعدل خطأ البت. من خلال العديد من عمليات محاكاة مونت كارلو، نثبت أن جميع التعبيرات المشتقة تتطابق تمامًا مع النتائج المحاكاة.

Translated Description (French)

Dans ce travail, nous étudions la fonction de distribution de probabilité de l'évanouissement du canal entre une station de base, un réseau d'éléments réfléchissants intelligents, connus sous le nom de grandes surfaces intelligentes (lis), et un utilisateur à une seule antenne. Nous supposons que les deux canaux d'évanouissement, c'est-à-dire le canal entre la station de base et le lis, et le canal entre le lis et l'utilisateur unique sont distribués par Nakagami-m. De plus, nous dérivons la probabilité exacte d'erreur binaire en tenant compte des modulations d'amplitude en quadrature (M-QAM) et de modulation par déplacement de phase binaire (BPSK) lorsque le nombre d'éléments lis, n, est égal à 2 et 3. Nous supposons que le lis peut effectuer un ajustement de phase, mais il existe une erreur de phase résiduelle modélisée par une distribution de Von Mises. Sur la base du théorème de la limite centrale, et en considérant un grand nombre d'éléments réfléchissants, nous présentons également une approximation précise et des limites supérieures pour le taux d'erreur sur les bits. À travers plusieurs simulations de Monte Carlo, nous démontrons que toutes les expressions dérivées correspondent parfaitement aux résultats simulés.

Translated Description (Spanish)

En este trabajo, investigamos la función de distribución de probabilidad del desvanecimiento del canal entre una estación base, una matriz de elementos reflectantes inteligentes, conocidos como grandes superficies inteligentes (LIS), y un usuario de una sola antena. Suponemos que ambos canales de desvanecimiento, es decir, el canal entre la estación base y la LIS, y el canal entre la LIS y el usuario único están distribuidos en Nakagami-m. Además, obtenemos la probabilidad exacta de error de bit considerando las modulaciones de amplitud en cuadratura (M-QAM) y de modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK) cuando el número de elementos LIS, n, es igual a 2 y 3. Suponemos que el LIS puede realizar un ajuste de fase, pero hay un error de fase residual modelado por una distribución de Von Mises. Basándonos en el teorema del límite central, y considerando un gran número de elementos reflectantes, también presentamos una aproximación precisa y límites superiores para la tasa de error de bits. A través de varias simulaciones de Monte Carlo, demostramos que todas las expresiones derivadas coinciden perfectamente con los resultados simulados.

Files

09099217.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:59a244c0246548a98d2e7f34f37c6fac
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
احتمالية خطأ البت للأسطح الذكية الكبيرة تحت قنوات تلاشي الناكاغامي المزدوجة
Translated title (French)
Probabilité d'erreur de bit pour les grandes surfaces intelligentes sous les canaux de fondu double-Nakagami
Translated title (Spanish)
Probabilidad de error de bits para grandes superficies inteligentes bajo canales de desvanecimiento doble de Nakagami

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3028789991
DOI
10.1109/ojcoms.2020.2996797

Is supplement to
https://openalex.org/W4390873927 (Other)
https://openalex.org/W2901356766 (Other)
https://openalex.org/W2900995485 (Other)
https://openalex.org/W2893995248 (Other)
https://openalex.org/W2159438609 (Other)
https://openalex.org/W2148868771 (Other)
https://openalex.org/W2147334234 (Other)
https://openalex.org/W2142618516 (Other)
https://openalex.org/W2085207364 (Other)
https://openalex.org/W1526007253 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1557578388
  • https://openalex.org/W1576718945
  • https://openalex.org/W1988035518
  • https://openalex.org/W2056871913
  • https://openalex.org/W2134408700
  • https://openalex.org/W2149164057
  • https://openalex.org/W2169305433
  • https://openalex.org/W2735938380
  • https://openalex.org/W2790813954
  • https://openalex.org/W2798333393
  • https://openalex.org/W2891191577
  • https://openalex.org/W2904944036
  • https://openalex.org/W2908404980
  • https://openalex.org/W2937693915
  • https://openalex.org/W2938838875
  • https://openalex.org/W2941598852
  • https://openalex.org/W2945384854
  • https://openalex.org/W2950077417
  • https://openalex.org/W2963121727
  • https://openalex.org/W2964008556
  • https://openalex.org/W2968810373
  • https://openalex.org/W2969424089
  • https://openalex.org/W2969518936
  • https://openalex.org/W2981174761
  • https://openalex.org/W2981792785
  • https://openalex.org/W2985265497
  • https://openalex.org/W2988451509
  • https://openalex.org/W3005112765
  • https://openalex.org/W3010384738
  • https://openalex.org/W3011747750
  • https://openalex.org/W3027460437
  • https://openalex.org/W3045494177
  • https://openalex.org/W3045813453
  • https://openalex.org/W4300223101