[論文レビュー] Performance Analysis of Wavelet Based MC-CDMA System with Implementation of Various Antenna Diversity Schemes

Md. Matiqul Islam, M. Hasnat Kabir+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 17, 2012

Wireless Communication Networks Research参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、瑞々しいフェージング環境における性能向上を目的として、ウェーブレット変換とアンテナダイバーシティを組み合わせたMC-CDMAシステムを提案する。MATLABを用いたシミュレーションにより、特にRicianおよびAWGN環境下で従来手法を上回ることを示しており、Alamouti方式が空間時間符号化とウェーブレット変調の有効な統合により、最も優れたBER性能を達成している。

ABSTRACT

The impact of using wavelet based technique on the performance of a MC-CDMA wireless communication system has been investigated. The system under proposed study incorporates Walsh Hadamard codes to discriminate the message signal for individual user. A computer program written in Mathlab source code is developed and this simulation study is made with implementation of various antenna diversity schemes and fading (Rayleigh and Rician) channel. Computer simulation results demonstrate that the proposed wavelet based MC-CDMA system outperforms in Alamouti (two transmit antenna and one receive antenna) under AWGN and Rician channel.

研究の動機と目的

• ウェーブレット変調がフェージング環境下におけるMC-CDMAシステムの性能に与える影響を調査すること。
• 特にAlamouti方式を含むさまざまなアンテナダイバーシティ方式が誤り率低減に与える有効性を評価すること。
• シミュレーションを用いて、AWGN、レイリー、Ricianフェージングチャネル下でのシステム性能を比較すること。
• ウォルシュ・ハダマール符号がユーザー分離およびスペクトル効率に果たす役割を評価すること。
• ウェーブレットベースのMC-CDMAにダイバーシティを組み合わせた手法が、従来のアプローチに比べて誤り性能で優れていることを実証すること。

提案手法

• システムは、従来のフーリエ変換に基づくOFDMサブキャリアに代えて、ウェーブレット変換を信号変調に用いる。
• ウォルシュ・ハダマール符号を用いて、周波数領域におけるユーザー信号の直交的分離を実現する。
• 2本の送信アンテナと1本の受信アンテナを備えた、Alamouti空間時間ブロック符号化（STBC）を含むアンテナダイバーシティ方式を実装する。
• リアルな無線伝搬状態を再現するために、レイリーおよびRicianフェージングチャネルをモデル化する。
• MATLABを用いたシミュレーションにより、さまざまなチャネルモデル下でのビット誤り率（BER）性能を評価する。
• AWGN、レイリー、Ricianフェージング下での性能を比較することで、耐障害性および誤り耐性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ウェーブレット変調は、フェージングチャネル下におけるMC-CDMAのBER性能にどのように影響を与えるか？
• RQ2 提案されたシステムにおいて、Alamouti STBCは他のダイバーシティ方式に比べてどの程度の相対的性能向上を示すか？
• RQ3 ビット誤り率の観点から、Ricianフェージングとレイリー・フェージングの両環境下でのシステムの性能はどのように異なるか？
• RQ4 ウォルシュ・ハダマール符号は、ウェーブレットベースのMC-CDMAフレームワークにおいて、ユーザー分離およびスペクトル効率をどの程度向上させるか？
• RQ5 ウェーブレット変調とアンテナダイバーシティの統合は、従来のMC-CDMAに比べてBERを顕著に低減させるか？

主な発見

• ウェーブレットベースのMC-CDMAシステムは、AWGNおよびフェージングチャネルの両環境下で、従来のOFDMベースのMC-CDMAに比べて優れたBER性能を達成している。
• Alamouti STBC方式は、特にRicianフェージング条件下で最小のビット誤り率を示している。
• 性能向上はRicianフェージング条件下で最も顕著であり、ダイバーシティゲインとウェーブレット変調の耐障害性のおかげで、低BERを維持している。
• ウェーブレット変調とウォルシュ・ハダマール符号の組み合わせにより、スペクトル効率とユーザー分離能力が向上している。
• シミュレーション結果により、提案されたシステムが、テストされたすべてのチャネルモデルにおいて、誤り耐性および信頼性の面で従来システムを上回っていることが確認された。