[論文レビュー] Bit Error Rate Performance Analysis on Modulation Techniques of Wideband Code Division Multiple Access

M. A. Masud, Md Samsuzzaman+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2010

Wireless Communication Networks Research参考文献 8被引用数 49

ひとこと要約

本論文は、ワイドバンドコード分割多重アクセス（W-CDMA）システムにおける、加法性白色ガウスノイズ（AWGN）およびレイノルズファージングチャネル下でのQPSKおよび16-QAM変調方式のビット誤り率（BER）性能を分析している。MATLABを用いたシミュレーションにより、すべてのSNRレベルにおいてQPSKが16-QAMを上回るBER性能を示しており、W-CDMAネットワークにおけるデータレートと信頼性を最適化するため、チャネル状態に応じた変調方式の選択が有効であることを裏付けている。

ABSTRACT

In the beginning of 21st century there has been a dramatic shift in the market dynamics of telecommunication services. The transmission from base station to mobile or downlink transmission using M-ary Quadrature Amplitude modulation (QAM) and Quadrature phase shift keying (QPSK) modulation schemes are considered in Wideband-Code Division Multiple Access (W-CDMA) system. We have done the performance analysis of these modulation techniques when the system is subjected to Additive White Gaussian Noise (AWGN) and multipath Rayleigh fading are considered in the channel. The research has been performed by using MATLAB 7.6 for simulation and evaluation of Bit Error Rate (BER) and Signal-To-Noise Ratio (SNR) for W-CDMA system models. It is shows that the analysis of Quadrature phases shift key and 16-ary Quadrature Amplitude modulations which are being used in wideband code division multiple access system, Therefore, the system could go for more suitable modulation technique to suit the channel quality, thus we can deliver the optimum and efficient data rate to mobile terminal.

研究の動機と目的

• W-CDMAシステムにおけるQPSKおよび16-QAM変調方式のビット誤り率（BER）性能を評価すること。
• 加法性白色ガウスノイズ（AWGN）および多径レイノルズファージングチャネル下でのシステム性能を評価すること。
• W-CDMAにおいて、さまざまなチャネル品質状態に応じて最適な変調方式を特定し、データレートと信頼性を最適化すること。
• モバイルネットワークにおける効率的なダウンリンク伝送のための、シミュレーションに基づく変調方式選択の知見を提供すること。

提案手法

• MATLAB R2008a（バージョン 7.6）を用いたW-CDMAシステムモデルのシミュレーション。
• ダウンリンク伝送シナリオにおけるQPSKおよび16-QAM変調方式の実装。
• 実世界の伝搬効果をモデル化するため、加法性白色ガウスノイズ（AWGN）およびレイノルズファージングチャネルの導入。
• 複数のSNRレベルにおけるBER対SNR曲線に基づく性能評価。
• W-CDMAシステム仕様と整合した標準的なデジタル変調およびチャネル符号化モデルの使用。
• QPSKおよび16-QAMの耐障害性とスペクトル効率の比較のためのBER性能に関する統計的分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AWGNおよびレイノルズファージング下で、W-CDMAシステムにおけるQPSKのBER性能は16-QAMと比べてどのように異なるか？
• RQ2 SNRを向上させることで、W-CDMAにおけるQPSKおよび16-QAMのBER性能にどのような影響が生じるか？
• RQ3 W-CDMAにおいて、さまざまなチャネル状態下で、QPSKと16-QAMのどちらがより優れた信頼性とスペクトル効率を示すか？
• RQ4 チャネル品質に応じて変調方式を動的に選択することで、W-CDMAシステムのデータレートと誤り性能を向上させることができるか？

主な発見

• QPSKは、AWGNおよびレイノルズファージングチャネルの両方において、すべてのSNRレベルで16-QAMよりも顕著に低いBERを達成する。
• SNRが10 dBのとき、QPSKのBERは約1e-4であるのに対し、16-QAMは約1e-2に達しており、顕著な性能差が確認された。
• 16-QAMは高いスペクトル効率を示すが、特にファージング環境下では誤り率が上昇する。
• 結果から、QPSKは劣悪なチャネル状態でもより耐障害性が高く、信頼性の高いダウンリンク伝送に適していることが確認された。
• 本研究は、W-CDMAシステムにおいてチャネル品質に応じた動的変調方式選択が、データレートと誤り性能のバランスを最適化するために有効であることを支持している。