Published May 11, 2020 | Version v1
Publication Open

New Accurate Approximation for Average Symbol Error Probability Under κ-μ Shadowed Fading Channel

Creators

  • 1. Mohammed V University

Description

Abstract This paper proposes new accurate approximations for average symbol error probability (ASEP) of a communication system employing either M-phase-shift keying (PSK) or differential quaternary PSK (DQPSK) modulation schemes, with Gray coding over κ-μ shadowed fading channel. Firstly, new accurate approximations of symbol error probability (SEP) of both modulation schemes are derived over additive white Gaussian noise (AWGN) channel. Leveraging the trapezoidal integral method, a tight SEP's approximation for M-PSK modulation is presented, while new upper and lower bounds for Marcum $Q$-function of the first order (MQF), and subsequently those for SEP under DQPSK scheme, are proposed. Next, these bounds are linearly combined to propose a highly accurate SEP's approximation. The key idea manifested in the decrease property of modified Bessel function $I_{v}$, strongly related with MQF, with its argument v. Finally, theses approximations are used to tackle ASEP's approximation under $\kappa-\mu$ shadowed fading. Numerical results show the accuracy of the presented approximations compared to the exact ones.

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

Translated Description (Arabic)

ملخص تقترح هذه الورقة تقديرات تقريبية دقيقة جديدة لمتوسط احتمالية الخطأ الرمزي (ASEP) لنظام اتصال يستخدم إما مخططات تعديل مفتاح الإزاحة على الطور M (PSK) أو مخطط تعديل PSK الرباعي التفاضلي (DQPSK)، مع ترميز رمادي فوق قناة تلاشي مظللة κ - μ. أولاً، يتم اشتقاق تقديرات تقريبية دقيقة جديدة لاحتمال الخطأ الرمزي (SEP) لكلا مخططي التضمين عبر قناة الضوضاء الغاوسية البيضاء المضافة (AWGN). بالاستفادة من طريقة التكامل شبه المنحرف، يتم تقديم تقريب SEP ضيق لتعديل M - PSK، بينما يتم اقتراح حدود علوية وسفلية جديدة لوظيفة Marcum $Q$ من الدرجة الأولى (MQF)، وبالتالي تلك الخاصة بـ SEP بموجب مخطط DQPSK. بعد ذلك، يتم الجمع بين هذه الحدود خطيًا لاقتراح تقريب SEP عالي الدقة. تتجلى الفكرة الرئيسية في خاصية الانخفاض لدالة Bessel المعدلة $I _{ v }$، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـ MQF، مع حجتها v. أخيرًا، يتم استخدام هذه التقديرات التقريبية لمعالجة تقريب ASEP تحت $\ kappa -\mu$ تلاشي مظلل. تظهر النتائج العددية دقة التقريبات المقدمة مقارنة بالتقريبات الدقيقة.

Translated Description (French)

Résumé Cet article propose de nouvelles approximations précises de la probabilité moyenne d'erreur sur les symboles (ASEP) d'un système de communication utilisant des schémas de modulation par déplacement de phase M (PSK) ou de modulation différentielle quaternaire PSK (DQPSK), avec codage de Gray sur un canal d'évanouissement ombré κ-μ. Tout d'abord, de nouvelles approximations précises de la probabilité d'erreur de symbole (SEP) des deux schémas de modulation sont dérivées sur le canal de bruit gaussien blanc additif (AWGN). En tirant parti de la méthode intégrale trapézoïdale, une approximation serrée de SEP pour la modulation M-PSK est présentée, tandis que de nouvelles limites supérieure et inférieure pour la fonction Marcum $Q$ du premier ordre (MQF), et par la suite celles de SEP dans le cadre du schéma DQPSK, sont proposées. Ensuite, ces limites sont combinées linéairement pour proposer une approximation de SEP très précise. L'idée clé se manifeste dans la propriété de diminution de la fonction de Bessel modifiée $I_{v}$ , fortement liée à MQF, avec son argument v. Enfin, ces approximations sont utilisées pour aborder l'approximation d'ASEP sous $ \kappa-\mu$ évanouissement ombré. Les résultats numériques montrent l'exactitude des approximations présentées par rapport aux approximations exactes.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este documento propone nuevas aproximaciones precisas para la probabilidad media de error de símbolo (ASEP) de un sistema de comunicación que emplea esquemas de modulación de desplazamiento de fase M (PSK) o PSK cuaternario diferencial (DQPSK), con codificación Gray sobre un canal de desvanecimiento sombreado κ-μ. En primer lugar, se derivan nuevas aproximaciones precisas de la probabilidad de error de símbolo (SEP) de ambos esquemas de modulación sobre el canal aditivo de ruido gaussiano blanco (AWGN). Aprovechando el método integral trapezoidal, se presenta una aproximación ajustada de SEP para la modulación M-PSK, mientras que se proponen nuevos límites superior e inferior para la función Marcum $Q$ de primer orden (MQF), y posteriormente los de SEP bajo el esquema DQPSK. A continuación, estos límites se combinan linealmente para proponer una aproximación de SEP de alta precisión. La idea clave se manifiesta en la propiedad de disminución de la función de Bessel modificada $I_{v}$, fuertemente relacionada con MQF, con su argumento v. Finalmente, estas aproximaciones de tesis se utilizan para abordar la aproximación de ASEP en $\kappa-\mu$ desvanecimiento sombreado. Los resultados numéricos muestran la precisión de las aproximaciones presentadas en comparación con las exactas.

Files

v1.pdf.pdf

Files (736.9 kB)

⚠️ 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
md5:718e581dda62bfd5c691111f5ba512d6
736.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقريب دقيق جديد لمتوسط احتمال خطأ الرمز تحت قناة التلاشي المظللة
Translated title (French)
Nouvelle approximation précise de la probabilité moyenne d'erreur de symbole sous le canal d'évanouissement ombré κ-μ
Translated title (Spanish)
Nueva aproximación precisa para la probabilidad media de error de símbolo bajo el canal de desvanecimiento sombreado κ-μ

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3087833870
DOI
10.21203/rs.3.rs-27281/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4236056725 (Other)
https://openalex.org/W2545896082 (Other)
https://openalex.org/W2388824665 (Other)
https://openalex.org/W2162726981 (Other)
https://openalex.org/W2157094190 (Other)
https://openalex.org/W2122033380 (Other)
https://openalex.org/W2115358448 (Other)
https://openalex.org/W2100598284 (Other)
https://openalex.org/W2044733806 (Other)
https://openalex.org/W1965215867 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1555197957
  • https://openalex.org/W1832269768
  • https://openalex.org/W2040362741
  • https://openalex.org/W2048621559
  • https://openalex.org/W2051926199
  • https://openalex.org/W2073446886
  • https://openalex.org/W2096036062
  • https://openalex.org/W2122317722
  • https://openalex.org/W2148089031
  • https://openalex.org/W2152670498
  • https://openalex.org/W2321806765
  • https://openalex.org/W2717652590
  • https://openalex.org/W3128611524
  • https://openalex.org/W4230959423
  • https://openalex.org/W4301041909