بهینه‌سازی تعداد زیرحامل‌های فعال و صورت فلکی مدولاسیون M-PAM برای سیستم‌های OFDM-IM
الموضوعات :
فرشاد جلیلی خراجو
1
,
سیدهادی سیدمعصومیان چرندابی
2
1 - گروه مهندسی برق، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران
2 - گروه مهندسی برق، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران
الکلمات المفتاحية: زیرحامل فعال بهینه, OFDM-IM, بازدهی طیفی, صورت فلکی, نرخ داده,
ملخص المقالة :
سیستم تسهیم تقسیم فرکانس متعامد با مدولاسیون اندیس (OFDM-IM) سیستمی است که کارآیی توان و پهنای باند بهتری نسبت به سیستم OFDM دارد. در سیستم OFDM-IM بعضی زیرحامل‌ها غیرفعال بوده و به جای سمبل مدولاسیون، در این زیرحامل‌ها مقدار صفر ارسال می‌شود. در سیستم OFDM-IM با توجه به جایگاه زیرحامل‌های غیرفعال مقداری داده نیز توسط زیرحامل‌های غیرفعال ارسال می‌شود. در این مقاله هدف اول پیدا کردن مقدار زیرحامل‌های فعال بهینه است به طوری که نرخ داده ارسالی سیستم OFDM-IM و کارآیی طیفی بیشینه شود. در این مقاله با توجه به روابط ریاضی و نتایج شبیه‌سازی نشان داده شده است که مقدار زیرحامل فعال پیدا شده، مقدار بهینه خواهد بود و نرخ داده سیستم را بیشینه کرده و بازده طیفی سیستم را حداکثر می‌کند. روش پیشنهادی بهینه، برای مدولاسیون دامنه پالس 4 سمبلی و گروه 8 تایی OFDM-IM، تعداد بیت ارسالی را 6.25 درصد نسبت به روش‌های قبلی افزایش داده است. به عنوان هدف دوم، یک صورت فلکی تغییر یافته با فواصل یکسان برای مدولاسیون M-PAM پیشنهاد شده است که نرخ خطای بیتی سیستم OFDM-IM را کاهش داده و باعث بهبود عملکرد سیستم می‌شود. نتایج شبیه‌سازی و منحنی‌های نرخ خطای بیتی کارایی صورت فلکی پیشنهادی را نشان می‌دهد. صورت فلکی پیشنهادی برای مدولاسیون دامنه پالس 4 سمبلی و گروه 16 تایی OFDM-IM و تعداد زیرحامل فعال برابر با 9 و نسبت سیگنال به نویز 12 دسی بل، 10 برابر نرخ خطای بیتی سیستم را بهبود داده است.
Calculation and correction of the optimal number of active subcarriers in OFDM-IM systems in order to maximize the transmitted bit rate and spectral efficiency
Proposing a modified constellation pattern with fixed distances for M-PAM modulation in order to reducing the bit error rate of the OFDM-IM system.
Keeping the average energy of the proposed modulation symbols the same as the standard M-PAM modulation
[1] T. Hwang, C. Yang, G. Wu, S. Li and G. Ye Li, "OFDM and Its Wireless Applications: A Survey," in IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 58, no. 4, pp. 1673-1694, May 2009, doi: 10.1109/TVT.2008.2004555.
[2] R. Abu-alhiga and H. Haas, "Subcarrier-index modulation OFDM," IEEE 20th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Tokyo, Japan, 2009, pp. 177-181, doi: 10.1109/PIMRC.2009.5449882.
[3] D. Tsonev, S. Sinanovic and H. Haas, "Enhanced subcarrier index modulation (SIM) OFDM," IEEE GLOBECOM Workshops (GC Wkshps), Houston, TX, USA, 2011, pp. 728-732, doi: 10.1109/GLOCOMW.2011.6162549.
[4] E. Başar, Ü. Aygölü, E. Panayırcı and H. V. Poor, "Orthogonal Frequency Division Multiplexing With Index Modulation," in IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 61, no. 22, pp. 5536-5549, Nov. 2013, doi: 10.1109/TSP.2013.2279771.
[5] R. Fan, Y. J. Yu and Y. L. Guan, "Generalization of Orthogonal Frequency Division Multiplexing With Index Modulation," in IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 14, no. 10, pp. 5350-5359, Oct. 2015, doi: 10.1109/TWC.2015.2436925.
[6] M. Chafii, J. P. Coon and D. A. Hedges, "DCT-OFDM With Index Modulation," in IEEE Communications Letters, vol. 21, no. 7, pp. 1489-1492, July 2017, doi: 10.1109/LCOMM.2017.2682843.
[7] A. W. Azim, M. Chafii, Y. Le Guennec and L. Ros, "Spectral and Energy Efficient Fast-OFDM With Index Modulation for Optical Wireless Systems," in IEEE Communications Letters, vol. 24, no. 8, pp. 1771-1774, Aug. 2020, doi: 10.1109/LCOMM.2020.2989633.
[8] N. H. Nguyen, B. Berscheid and H. H. Nguyen, "Fast-OFDM With Index Modulation for NB-IoT," in IEEE Communications Letters, vol. 23, no. 7, pp. 1157-1160, July 2019, doi: 10.1109/LCOMM.2019.2917684.
[9] J. G. Proakis, Digital communications. McGraw-Hill, Higher Education, 2008.
[10] J. Havil, Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton University Press, 2010.
