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  <name>Geometric Representation of Modulation Signals</name>
  <metadata>
  <md:version>2.13</md:version>
  <md:created>2001/06/01</md:created>
  <md:revised>2005/09/19 13:36:15.537 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="aaz">
      <md:firstname>Behnaam</md:firstname>
      
      <md:surname>Aazhang</md:surname>
      <md:email>aaz@ece.rice.edu</md:email>
    </md:author>
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      <md:firstname>Dinesh</md:firstname>
      
      <md:surname>Rajan</md:surname>
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      <md:firstname>Behnaam</md:firstname>
      
      <md:surname>Aazhang</md:surname>
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  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>bases</md:keyword>
    <md:keyword>basis</md:keyword>
    <md:keyword>geometric representation</md:keyword>
    <md:keyword>orthogonal</md:keyword>
    <md:keyword>signal</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>Geometric representation of signals provides a compact, alternative characterization of signals.</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <para id="para1">
      Geometric representation of signals can provide a compact
      characterization of signals and can simplify analysis of their
      performance as modulation signals.
    </para>

    <para id="para2">
      Orthonormal bases are essential in geometry.  Let
      <m:math>
	<m:set>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	  <m:ci>…</m:ci>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mi>M</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:set>
      </m:math>
      be a set of signals.
    </para>

    <para id="para3">
      Define
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:apply>
            <m:ci type="fn">
              <m:msub>
                <m:mi>ψ</m:mi>
                <m:mn>1</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:ci>t</m:ci>
          </m:apply>
          <m:apply>
            <m:divide/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>s</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:root/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>E</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      where
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:ci>
            <m:msub>
              <m:mi>E</m:mi>
              <m:mn>1</m:mn>
            </m:msub>
          </m:ci>
          <m:apply>
            <m:int/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:lowlimit>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:lowlimit>
	    <m:uplimit>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:uplimit>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>.

    </para>

    <para id="para4">
      Define
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>21</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
          <m:apply>
            <m:scalarproduct/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>ψ</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
          </m:apply>
          <m:apply>
            <m:int/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:lowlimit>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:lowlimit>
	    <m:uplimit>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:uplimit>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:conjugate/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>ψ</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      and
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:apply>
            <m:ci type="fn">
              <m:msub>
                <m:mi>ψ</m:mi>
                <m:mn>2</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:ci>t</m:ci>
          </m:apply>
          <m:apply>
            <m:times/>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:cn>1</m:cn>
	      <m:apply>
		<m:root/>
		<m:ci>
		  <m:mover>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub>
		    <m:mo>^</m:mo>
		  </m:mover>
		</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>21</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>ψ</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      where
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:ci>
	    <m:mover>
	      <m:msub>
                <m:mi>E</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub>
	      <m:mo>^</m:mo>
	    </m:mover>
          </m:ci>
          <m:apply>
            <m:int/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:lowlimit>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:lowlimit>
	    <m:uplimit>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:uplimit>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		    <m:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>s</m:mi>
			<m:mn>21</m:mn>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>ψ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>

    </para>

    <para id="para5">
      In general
      <equation id="eq01">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>ψ</m:mi>
                  <m:mi>k</m:mi>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:ci>
		    <m:mover>
		      <m:msub>
			<m:mi>E</m:mi>
			<m:mi>k</m:mi>
		      </m:msub>
		      <m:mo>^</m:mo>
		    </m:mover>
		  </m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mi>k</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>j</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>k</m:ci>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>s</m:mi>
			  <m:mi>kj</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">
			<m:msub>
			  <m:mi>ψ</m:mi>
			  <m:mi>j</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </equation>

      where
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:ci>
	    <m:mover>
	      <m:msub>
                <m:mi>E</m:mi>
		<m:mi>k</m:mi>
	      </m:msub>
	      <m:mo>^</m:mo>
	    </m:mover>
          </m:ci>
          <m:apply>
            <m:int/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:lowlimit>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:lowlimit>
	    <m:uplimit>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:uplimit>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mi>k</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>j</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>k</m:ci>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>s</m:mi>
			  <m:mi>kj</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">
			<m:msub>
			  <m:mi>ψ</m:mi>
			  <m:mi>j</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>.

    </para>

    <para id="para6">
      The process continues until all of the <m:math><m:ci>M</m:ci>
      </m:math> signals are exhausted.  The results are
      <m:math><m:ci>N</m:ci> </m:math> orthogonal signals with unit
      energy,
      <m:math>
	<m:set>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>ψ</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>ψ</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	  <m:ci>…</m:ci>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>ψ</m:mi>
		<m:mi>N</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:set>
      </m:math>
      where
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:leq/>
          <m:ci>N</m:ci>
          <m:ci>M</m:ci>
	</m:apply>
      </m:math>.
      If the signals
      <m:math>
	<m:set>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	  <m:ci>…</m:ci>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mi>M</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:set>
      </m:math>
      are linearly independent, then
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:ci>N</m:ci>
          <m:ci>M</m:ci>
	</m:apply>
      </m:math>.

    </para>

    <para id="para7">
      The <m:math><m:ci>M</m:ci> </m:math> signals can be represented
      as
      <equation id="eq02">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>s</m:mi>
                  <m:mi>m</m:mi>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:sum/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:cn>1</m:cn>
	      </m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mi>mn</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>ψ</m:mi>
		      <m:mi>n</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </equation>

      with 
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:in/>
          <m:ci>m</m:ci>
          <m:set>
            <m:cn>1</m:cn>
            <m:cn>2</m:cn>
            <m:ci>…</m:ci>
            <m:ci>M</m:ci>
          </m:set>
	</m:apply>
      </m:math>
      where
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mi>mn</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
          <m:apply>
            <m:scalarproduct/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mi>m</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>ψ</m:mi>
		<m:mi>n</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      and
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
          <m:ci>
            <m:msub>
              <m:mi>E</m:mi>
              <m:mi>m</m:mi>
            </m:msub>
          </m:ci>
          <m:apply>
            <m:sum/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>n</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:lowlimit>
	      <m:cn>1</m:cn>
	    </m:lowlimit>
	    <m:uplimit>
	      <m:ci>N</m:ci>
	    </m:uplimit>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mi>mn</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
          </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>.
      The signals can be represented by
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
	  <m:ci type="vector"><m:msub>
	      <m:mi>s</m:mi>
	      <m:mi>m</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
          <m:vector>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>s</m:mi>
		  <m:mrow><m:mi>m</m:mi><m:mn>1</m:mn>
		</m:mrow>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>s</m:mi>
		  <m:mrow><m:mi>m</m:mi><m:mn>2</m:mn>
		</m:mrow>
		</m:msub>
	      </m:ci>
            <m:ci>⋮</m:ci>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>s</m:mi>
		  <m:mi>mN</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
          </m:vector>
	</m:apply>
      </m:math>

    </para>

    <example id="example1">

      <figure id="fig1">
	<media type="image/png" src="Figure4-9_1.png"/>
      </figure>

      <para id="para8">
	<equation id="eq03">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
              <m:apply>
                <m:ci type="fn">
                  <m:msub>
                    <m:mi>ψ</m:mi>
                    <m:mn>1</m:mn>
                  </m:msub>
                </m:ci>
                <m:ci>t</m:ci>
              </m:apply>
              <m:apply>
                <m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:ci>A</m:ci>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		    <m:ci>T</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
              </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	<equation id="eq04">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>11</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              <m:apply>
                <m:times/>
		<m:ci>A</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:ci>T</m:ci>
		</m:apply>
              </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	<equation id="eq05">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>21</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              <m:apply>
                <m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci>A</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:root/>
		    <m:ci>T</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
              </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	<equation id="eq06">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
              <m:apply>
                <m:ci type="fn">
                  <m:msub>
                    <m:mi>ψ</m:mi>
                    <m:mn>2</m:mn>
                  </m:msub>
                </m:ci>
                <m:ci>t</m:ci>
              </m:apply>
              <m:apply>
                <m:times/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>s</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>s</m:mi>
			  <m:mn>21</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">
			<m:msub>
			  <m:mi>ψ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:root/>
		    <m:ci>
		      <m:mover>
			<m:msub>
			  <m:mi>E</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub>
			<m:mo>^</m:mo>
		      </m:mover>
		    </m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
              </m:apply>
	      <m:apply>
                <m:times/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>A</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci>A</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:root/>
			<m:ci>T</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:root/>
		      <m:ci>T</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:root/>
		    <m:ci>
		      <m:mover>
			<m:msub>
			  <m:mi>E</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub>
			<m:mo>^</m:mo>
		      </m:mover>
		    </m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
              </m:apply>
              <m:cn>0</m:cn>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

      </para>

      <figure id="fig2">
	<media type="image/png" src="Figure4-9_2.png"/>
      </figure>

      <para id="para9">
	Dimension of the signal set is 1 with 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:ci>
              <m:msub>
                <m:mi>E</m:mi>
                <m:mn>1</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>11</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	and
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:ci>
              <m:msub>
                <m:mi>E</m:mi>
                <m:mn>2</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>21</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>.
      </para>

    </example>

    <example id="example2">

      <figure id="fig3">
	<media type="image/png" src="Figure4-9_3.png"/>
      </figure>

      <para id="para10">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>ψ</m:mi>
                  <m:mi>m</m:mi>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn"><m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mi>m</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	where
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:ci>
              <m:msub>
                <m:mi>E</m:mi>
                <m:mi>s</m:mi>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:apply>
              <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mi>m</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
            <m:apply>
              <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:ci>A</m:ci>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:cn>4</m:cn>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
      </para>

      <para id="para11">

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              </m:apply>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:cn>0</m:cn>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>,

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              </m:apply>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:cn>0</m:cn>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>,

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>3</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              </m:apply>
              <m:cn>0</m:cn>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>, and

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>4</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              </m:apply>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<equation id="eq08">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:forall/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>m</m:ci>
		<m:ci>n</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mi>mn</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:abs/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector"><m:msub>
			<m:mi>s</m:mi>
			<m:mi>m</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci type="vector"><m:msub>
			<m:mi>s</m:mi>
			<m:mi>n</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:apply>
		    <m:sum/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>j</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:lowlimit>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:lowlimit>
		    <m:uplimit>
		      <m:ci>N</m:ci>
		    </m:uplimit>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>s</m:mi>
			    <m:mi>mj</m:mi>
			  </m:msub>
			</m:ci>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>s</m:mi>
			    <m:mi>nj</m:mi>
			  </m:msub>
			</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:ci>
		      <m:msub>
			<m:mi>E</m:mi>
			<m:mi>s</m:mi>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
	is the Euclidean distance between signals.

      </para>
    </example>

    <example id="example3">
      <para id="para12">
	Set of 4 equal energy biorthogonal signals. 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>s</m:mi>
                  <m:mn>1</m:mn>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">s</m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>s</m:mi>
                  <m:mn>2</m:mn>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msup>
                  <m:mi>s</m:mi>
                  <m:mo>⊥</m:mo>
                </m:msup>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>s</m:mi>
                  <m:mn>3</m:mn>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">s</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>s</m:mi>
                  <m:mn>4</m:mn>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msup>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mo>⊥</m:mo>
		  </m:msup>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>.

      </para>

      <para id="para13">
	The orthonormal basis
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>ψ</m:mi>
                  <m:mn>1</m:mn>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">s</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:apply>
              <m:ci type="fn">
                <m:msub>
                  <m:mi>ψ</m:mi>
                  <m:mn>2</m:mn>
                </m:msub>
              </m:ci>
              <m:ci>t</m:ci>
            </m:apply>
            <m:apply>
              <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msup>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mo>⊥</m:mo>
		  </m:msup>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	where
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
            <m:ci>
              <m:msub>
                <m:mi>E</m:mi>
                <m:mi>s</m:mi>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:apply>
              <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mi>m</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
            </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

      </para>

      <para id="para14">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              </m:apply>
              <m:cn>0</m:cn>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              </m:apply>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>3</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:apply>
                <m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mi>s</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
              </m:apply>
              <m:cn>0</m:cn>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>,
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mn>4</m:mn>
	      </m:msub></m:ci>
            <m:vector>
              <m:cn>0</m:cn>
              <m:apply>
                <m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mi>s</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
              </m:apply>
            </m:vector>
	  </m:apply>
	</m:math>. The four signals can be geometrically represented using the
        4-vector of projection coefficients
        <m:math>
	  <m:ci type="vector"><m:msub>
	      <m:mi>s</m:mi>
              <m:mn>1</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
        </m:math>,
	<m:math>
	  <m:ci type="vector"><m:msub>
	      <m:mi>s</m:mi>
              <m:mn>2</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
        </m:math>,
	<m:math>
	  <m:ci type="vector"><m:msub>
	      <m:mi>s</m:mi>
              <m:mn>3</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
        </m:math>, and
	<m:math>
	  <m:ci type="vector"><m:msub>
	      <m:mi>s</m:mi>
              <m:mn>4</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
        </m:math> as a set of constellation points.

      </para>

      <figure id="fig4">
	<name>Signal constellation</name>
	<media type="image/png" src="Figure4-11.png"/>
      </figure>

      <para id="para15">
	<equation id="eq10">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>21</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              <m:apply>
                <m:abs/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector"><m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="vector"><m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
              </m:apply>
              <m:apply>
                <m:root/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mi>s</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
              </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	<equation id="eq11">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>12</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>23</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>34</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>14</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	<equation id="eq12">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>13</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
              <m:apply>
                <m:abs/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector"><m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="vector"><m:msub>
		      <m:mi>s</m:mi>
		      <m:mn>3</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
              <m:apply>
                <m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:root/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mi>s</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
              </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	<equation id="eq13">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>d</m:mi>
		    <m:mn>13</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>
		  <m:msub>
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