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1 Overview of Wireless Communications 1
1.1 History ofWireless Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Wireless Vision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Technical Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 CurrentWireless Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4.1 Cellular Telephone Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4.2 Cordless Phones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4.3 Wireless LANs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.4 Wide AreaWireless Data Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4.5 Fixed Wireless Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.4.6 Paging Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.4.7 Satellite Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.8 Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4.9 HomeRF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4.10 OtherWireless Systems and Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5 TheWireless Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5.1 Methods for Spectrum Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5.2 SpectrumAllocations for Existing Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6 Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 Path Loss and Shadowing 25
2.1 Introduction to Mobile Radio Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2 SignalModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Free-Space Loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4 Ray Tracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.1 Two-PathModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.2 Dielectric Canyon (Ten-RayModel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.3 General Ray Tracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5 Simplified Path LossModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.6 Empirical Path LossModels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.6.1 Okumura’sModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.6.2 HataModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.6.3 COST231 Extension to HataModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.6.4 Walfisch/BertoniModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.6.5 Piecewise Linear (Multi-Slope) Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.6.6 Indoor AttenuationModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
iii
2.7 Log-Normal Shadowing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.8 Combined Path Loss and Shadowing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.9 Outage Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.10 Cell Coverage Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3 Statistical Multipath Channel Models 55
3.1 Time-Varying Channel Impulse Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2 Narrowband fadingmodels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2.1 Autocorrelation, Cross Correlation, and Power Spectral Density . . . . . . . . . . . 61
3.2.2 Envelope and Power Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.3 Level Crossing Rate and Average Fade Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.4 Finite StateMarkovModels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3 Wideband FadingModels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3.1 Multipath Intensity Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3.2 Coherence Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.3.3 Doppler Power Spectrum and Channel Coherence Time . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.3.4 Transforms for Autocorrelation and Scattering Functions . . . . . . . . . . . . . . 77
3.3.5 Envelope Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.4 Discrete-TimeModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.5 Spatio-TemporalModels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4 Capacity of Wireless Channels 83
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2 Capacity in AWGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3 Capacity of Flat-Fading Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3.1 Channel and SystemModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3.2 No Channel Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3.3 Channel Distribution Information (CDI) Known . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3.4 Channel Side Information at Receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3.5 Channel Side Information at the Transmitter and Receiver . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.6 Receiver Diversity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3.7 Capacity Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.4 Capacity of Frequency-Selective Fading Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4.1 Time-Invariant Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.4.2 Time-Varying Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5 Digital Modulation 105
5.1 Signal Space Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.1.1 SystemModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.1.2 Basis Function Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.1.3 Receiver Design and Sufficient Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.1.4 MaximumLikelihood Decision Criterion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.1.5 Error Probability and the Union Bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2 PassbandModulation Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3 LinearModulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3.1 Pulse AmplitudeModulation (M-PAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.2 Phase Shift Keying (M-PSK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.3 Quadrature AmplitudeModulation (M-QAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.3.4 Constellation Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.3.5 Differential Encoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.3.6 Quadrature Offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.4 Pulse Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.5 Constant Envelope (Nonlinear)Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6 Performance of Digital Modulation over Wireless Channels 127
6.1 AWGN Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.1.1 ChannelModel and SNR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.1.2 Optimal Linear Demodulation: TheMatched Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.1.3 BPSK Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.2 Error Probability for Linear Modulations in AWGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.3 Alternate Q Function Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.4 Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.4.1 Outage Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.4.2 Average Probability of Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
6.4.3 Moment Generating Function Technique for Average Ps . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.4.4 Combined Outage and Average Error Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.4.5 Effect of Channel Estimation Error onMQAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.5 Doppler Spread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.6 Intersymbol Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
7 Diversity 145
7.1 Realization of Independent Fading Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
7.2 Diversity SystemModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
7.3 Selection Combining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.4 Threshold Combining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.5 Maximal Ratio Combining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
7.6 Equal-Gain Combining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.7 A Unified Approach to Performance Analysis ofMRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
7.7.1 Signal, System, and ChannelModels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
7.7.2 MRC Receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
7.7.3 Product Form Representation of the Conditional BER . . . . . . . . . . . . . . . . 158
7.7.4 Average BER with Single Channel Reception (L=1) . . . . . . . . . . . . . . . . 159
7.7.5 Average BER with Multichannel Reception (L > 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.7.6 Average Symbol Error Rate of M-PSK Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7.7.7 Average Symbol Error Rate of Square M-QAMSignals . . . . . . . . . . . . . . . 163
7.7.8 Noncoherent and Differentially CoherentModulation . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.8 Transmitter Diversity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8 Coding for Wireless Channels 175
8.1 Code Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8.2 Linear Block Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.2.1 Binary Linear Block Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.2.2 GeneratorMatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.2.3 Parity CheckMatrix and Syndrome Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
8.2.4 Cyclic Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
8.2.5 Hard Decision Decoding (HDD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
8.2.6 Probability of Error for HDD in AWGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
8.2.7 Common Linear Block Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
8.2.8 Nonbinary Block Codes: the Reed Solomon Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
8.2.9 Block Coding and Interleaving for Fading Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
8.3 Convolutional Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
8.3.1 Code Characterization: Trellis Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.3.2 MaximumLikelihood Decoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
8.3.3 The Viterbi Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
8.3.4 Distance Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
8.3.5 State Diagrams and Transfer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
8.3.6 Error Probability for Convolutional Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.3.7 Convolutional Coding and Interleaving for Fading Channels . . . . . . . . . . . . . 200
8.4 Concatenated Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.5 Turbo Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
8.6 Low Density Parity Check Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.7 CodedModulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.7.1 CodedModulation for AWGN Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.7.2 CodedModulation with Interleaving for Fading Channels . . . . . . . . . . . . . . 207
8.7.3 Adaptive CodedModulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.8 Unequal Error Protection Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
9 Adaptive Modulation 217
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
9.2 SystemModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
9.3 Variable-Rate Variable-PowerMQAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
9.4 Constellation Restriction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
9.4.1 Optimal Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
9.4.2 Suboptimal Policies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.5 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.6 Channel Estimation Error and Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.7 Coding Issues and Capacity Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
10 Multiple Antenna Systems 237
10.1 Multiple Input Multiple Output (MIMO) Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.1.1 The NarrowbandMultiple Antenna SystemModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.1.2 Transmit Precoding and Receiver Shaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
10.1.3 Parallel Decomposition of the MIMO Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
10.1.4 MIMO Channel Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
10.1.5 Beamforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
10.2 Space-time codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
10.3 Smart Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
11 Equalization 251
11.1 Equalizer Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
11.2 Folded Spectrum and ISI-Free Transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
11.3 Linear Equalizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
11.3.1 Zero Forcing (ZF) Equalizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
11.3.2 MinimumMean Square Error (MMSE) Equalizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
11.4 MaximumLikelihood Sequence Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
11.5 Decision-Feedback Equalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
11.6 Equalizer Training and Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
12 Multicarrier Modulation 267
12.1 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
12.2 Discrete Implementation of OFDM(DiscreteMultitone) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
12.3 Fading across Subcarriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
12.3.1 Frequency Equalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
12.3.2 Precoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
12.3.3 Adaptive Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
12.3.4 Coding across Subchannels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
13 Spread Spectrum and RAKE Receivers 279
13.1 Spread SpectrumModulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
13.2 Pseudorandom (PN) Sequences (Spreading Codes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
13.3 Direct Sequence Spread Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
13.4 RAKE receivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
13.5 Spread Spectrum Multiple Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
13.5.1 Spreading Codes for Multiple Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
13.5.2 Broadcast Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
13.5.3 Multiple Access Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
13.5.4 Multiuser Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
13.6 Frequency-Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
14 Multiuser Systems 297
14.1 Multiuser Channels: Broadcast and Multiple Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
14.2 Multiple Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
14.2.1 Frequency Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
14.2.2 Time-Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
14.2.3 Code-Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
14.2.4 Standards Debate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
14.3 Broadcast Channel Capacity Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
14.3.1 The AWGN Broadcast ChannelModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
14.3.2 Capacity Region in AWGN under TD, FD, and CD . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
14.3.3 Fading Broadcast Channel Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
14.4 Multiple Access Channel Capacity Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
14.4.1 The AWGN Multiple Access Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
14.4.2 Fading Multiaccess Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
14.5 Random Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
14.6 Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
14.7 Power Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
15 Cellular Systems 319
15.1 Cellular System Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
15.2 Frequency Reuse in Cellular Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
15.2.1 Frequency Reuse in Code-Division Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
15.2.2 Frequency Reuse in Time and Frequency Division Systems . . . . . . . . . . . . . 321
15.3 Dynamic Resource Allocation in Cellular Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
15.4 Area Spectral Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
15.5 InterferenceModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
15.5.1 Reuse Distance,Multicell Capacity, and Area Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . 324
15.5.2 Efficiency Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
15.6 Power Control Impact on Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
15.7 InterferenceMitigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
16 Ad-Hoc Networks 335
16.0.1 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
16.0.2 Cross Layer Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
16.1 Link Design Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
16.1.1 Fundamental Capacity Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
16.1.2 Coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
16.1.3 Multiple Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
16.1.4 Power control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
16.1.5 Adaptive Resource Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
16.2 Medium Access Control Design Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
16.3 Network Design Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
16.3.1 Neighbor Discovery and Network Connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
16.4 Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
16.4.1 Scalability and Distributed Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
16.4.2 Network Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
16.5 Application Design Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
16.5.1 Adaptive QoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
16.5.2 Application Adaptation and Cross Layer Design Revisited . . . . . . . . . . . . . . 354 |
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