Year 2019, Volume 21 , Issue 62, Pages 525 - 531 2019-05-21

Asimetrik Alfa-Kararlı Gürültü Altında Zıt Kutuplu İşaretlerin Tespiti
Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise

Mehmet Emre Çek [1] , Özge Şentürk [2]


Bu çalışma, asimetrik Gauss olmayan gürültü altında temel band ikili faz kaydırmalı anahtarlamaya sahip sayısal haberleşme sisteminin başarımını analiz etmektedir. Buna karşılık olarak, problem asimetrik alfa-kararlı gürültünün asimetrik Gauss olmayan gürültü olarak kullanıldığı zıt kutuplu işaret tespiti olarak karekterize edilmektedir. Haberleşme sisteminin başarımı hata olasılığının gürültü parametreleri cinsinden fonksiyonu olarak ifade edilmektedir. Düşük işaret gürültü oranında kanal gürültüsündeki asimetrinin hata olasılığında kötüleşmeyle sonuçlandığı gösterilmektedir. Ek olarak, asimetrinin etkisi kanal gürültüsünün  dürtüselliği artırıldığında daha görünür olmaktadır. Katkı olarak, kanal gürültüsünün asimetrik davranışını telafi edecek herhangi bir alıcı tasarımı, hata olasılığının aynı dürtüsellikte iken simetrik davranıştan uzaklatıkça kötüleşmesinden dolayı  tespit doğruluğunu iyileştirmede kullanılabilir. Buna ek olarak, tespit başarımı asimetrik alfa-kararlı gürültü ortamında alıcı işletim karakteristiği ile analiz edilmektedir. Bulgulara göre, tespit olasılığı asimetrinin işaretine bağlı olan yanlış alarm olasılığı ile ayarlanıp lokal olarak artırılabilir.    

This study analyses performance of digital communication system having baseband binary phase shift keying modulation under asymmetric non-Gaussian noise. Correspondingly, the problem is characterised as antipodal signal detection where skewed stable distribution is used as asymmetric non-Gaussian noise exhibiting impulsive behaviour. The performance of the communication system is expressed as a function of error probability with respect to noise parameters. It is shown that the skewness of the channel noise results in degradation of error probability at low signal to noise ratio. Also, the effect of skewness is more apparent when the impulsiveness of the noise increased. As the contribution, any receiver design to compensate the asymmetric behaviour of the channel noise can be used to enhance the detection accuracy since the error performance gets worse while departing from symmetric behaviour of the noise under the same impulsiveness. Additionally, the detection performance is analysed by receiver operating characteristic under the skewed stable noise environment. According to findings, probability of detection can be tuned and locally increased with respect to the false alarm probability depending on the sign of the skewness.

  • [1] Win M. Z., Pinto P. C., Shepp L. A., 2009, A Mathematical Theory of Network Interference and Its Applications, Proc. of IEEE, vol. 97, (2), pp. 205-230. DOI: 10.1109/JPROC.2008.2008764
  • [2] Nikias C. L., Shao M. 1995, Signal Processing with Alpha-Stable Distributions and Applications, Wiley-Interscience publication.
  • [3] Kuruoglu E. E., Fitzgerald W. J., Rayner P. J. W. 1998, Near Optimal Detection of Signals in Impulsive Noise Modelled with a Symmetric Alpha-Stable Distribution, IEEE Comm. Letters, Vol 2, (10), pp. 282-284. DOI: 10.1109/4234.725224
  • [4] Swami A., Sadler B. M., 2002, On Some Detection and Estimation Problems in Heavy-Tailed Noise, Signal Processing, Vol. 82, pp. 1829-1846 DOI: 10.1016/S0165-1684(02)00314-6
  • [5] Pokharel P.P., Liu W., Principe J.C., 2009, A Low Complexity Robust Detector in Impulsive Noise, Signal Processing, 89, pp. 1902-1909. DOI: 10.1016/j.sigpro.2009.03.027
  • [6] Shehata T. S., Marsland I., El-Tanany M., 2010, A Novel Framework for Signal Detection in Alpha-Stable Interference, IEEE Vehicular Technology Conference, May 16-17, Taipei, Taiwan, pp. 1-5. DOI: 10.1109/VETECS.2010.5493814.
  • [7] Saleh T. S., Marsland I., El-Tanany M. 2012, Suboptimal Detectors for Alpha-Stable Noise: Simplifying Design and Improving Performance, IEEE Trans. Comm., vol. 60, (10), pp. 2982-2989. DOI: 10.1109/TCOMM.2012.071812.100789
  • [8] Wang K., Zhou G., Xiang Z., 2008, Detection of Binary Signal with Both Impulsive and Gaussian Interference, Int. Conf. On Comm. And Networking in China, August 25-27, China, August, pp. 790-793. DOI: 10.1109/CHINACOM.2008.4685142
  • [9] Khalil H.K., Clavier L., Septier F., Marsalle L., Castellan G., 2011, Performance of Optimal Receiver in the Presence of Alpha - Stable and Gaussian Noises, IEEE Statistical Signal Processing Workshop, June 28-30, Nice, France, pp.573-576. DOI: 10.1109/SSP.2011.5967762
  • [10] Sureka G., Kiasaleh K., 2013, Sub-Optimal Receiver Architecture for AWGN Channel With Symmetric Alpha-Stable Interference, IEEE Trans. on Comm., Vol. 61, (5), pp. 1926-1935. DOI: 10.1109/TCOMM.2013.022713.120490
  • [11] Yang F., Zhang X., 2014, BER Analysis of Digital Modulation Schemes Under Symmetric Alpha-Stable Noise, IEEE Military Comm. Conf., October 6-8, Baltimore MD, USA, pp. 350-355. DOI: 10.1109/MILCOM.2014.63
  • [12] Yang F., Zhang X., 2014, BER and SER Analyses for M-ary Modulation Schemes Under Symmetric Alpha Stable Noise, IEEE Global Communication Conference, December 8-12, Austin TX, pp.3983 – 3988. DOI: 10.1109/GLOCOM.2014.7037430
  • [13] Hashemifard Z., Amindawar H., 2017, PDF Approximations to Estimation and Detection in Time-Correlated Alpha-Stable Channels, Signal Processing, Vol. 133, pp. 97-106. DOI: 10.1016/j.sigpro.2016.10.021
  • [14] Samorodnitsky G., Taqqu M. S., 1994, Stable Non-Gaussian Random Processes, Chapman Hall Press.
  • [15] Janicki A., Weron A., 1994, Simulation and Chaotic Behaviour of α-stable Stochastic Processes, Marcel Dekker Inc.
  • [16] Kay S. M., 1998, Statistical Signal Processing – Detection Theory, Prentice Hall.
Primary Language en
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0002-0230-3529
Author: Mehmet Emre Çek (Primary Author)
Institution: DOKUZ EYLUL UNIVERSITY, FACULTY OF ENGINEERING
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-9018-9059
Author: Özge Şentürk
Institution: DOKUZ EYLUL UNIVERSITY, FACULTY OF ENGINEERING

Dates

Publication Date : May 21, 2019

Bibtex @research article { deumffmd482768, journal = {Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi}, issn = {1302-9304}, eissn = {2547-958X}, address = {DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ TINAZTEPE YERLEŞKESİ 35390 BUCA/İZMİR}, publisher = {Dokuz Eylul University}, year = {2019}, volume = {21}, pages = {525 - 531}, doi = {10.21205/deufmd.2019216217}, title = {Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise}, key = {cite}, author = {Çek, Mehmet Emre and Şentürk, Özge} }
APA Çek, M , Şentürk, Ö . (2019). Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi , 21 (62) , 525-531 . DOI: 10.21205/deufmd.2019216217
MLA Çek, M , Şentürk, Ö . "Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise". Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 21 (2019 ): 525-531 <https://dergipark.org.tr/en/pub/deumffmd/issue/44128/482768>
Chicago Çek, M , Şentürk, Ö . "Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise". Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 21 (2019 ): 525-531
RIS TY - JOUR T1 - Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise AU - Mehmet Emre Çek , Özge Şentürk Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.21205/deufmd.2019216217 DO - 10.21205/deufmd.2019216217 T2 - Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 525 EP - 531 VL - 21 IS - 62 SN - 1302-9304-2547-958X M3 - doi: 10.21205/deufmd.2019216217 UR - https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216217 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise %A Mehmet Emre Çek , Özge Şentürk %T Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise %D 2019 %J Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi %P 1302-9304-2547-958X %V 21 %N 62 %R doi: 10.21205/deufmd.2019216217 %U 10.21205/deufmd.2019216217
ISNAD Çek, Mehmet Emre , Şentürk, Özge . "Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise". Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 21 / 62 (May 2019): 525-531 . https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216217
AMA Çek M , Şentürk Ö . Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi. 2019; 21(62): 525-531.
Vancouver Çek M , Şentürk Ö . Detection of Antipodal Signals Under Skewed Alpha-Stable Noise. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi. 2019; 21(62): 531-525.