[논문 리뷰] Performance Evaluation of Wimax Physical Layer under Adaptive Modulation Techniques and Communication Channels

Md. Ashraful Islam, Riaz Uddin Mondal외 1명|ArXiv.org|2009. 10. 05.

Advanced Wireless Communication Techniques참고 문헌 4인용 수 27

한 줄 요약

이 논문은 BPSK, QPSK, 4-QAM 및 16-QAM를 사용하여 AWGN, Rayleigh 및 Rician fading 채널 조건 하에서 WiMAX 물리계층의 성능을 평가한다. 이는 BPSK 변조와 함께 Reed-Solomon (255,239,8) 인코더와 2/3 레이트 컨volution 코드를 조합할 경우 가장 낮은 BER를 달성하고 소음 환경에서 가장 신뢰할 수 있는 오디오 신호 복원이 가능하다는 것을 입증한다.

ABSTRACT

Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) is a promising technology which can offer high speed voice, video and data service up to the customer end. The aim of this paper is the performance evaluation of an Wimax system under different combinations of digital modulation (BPSK, QPSK, 4 QAM and 16 QAM) and different communication channels AWGN and fading channels (Rayleigh and Rician). And the Wimax system incorporates Reed Solomon (RS) encoder with Convolutional encoder with half and two third rated codes in FEC channel coding. The simulation results of estimated Bit Error Rate (BER) displays that the implementation of interleaved RS code (255, 239, 8) with two third rated Convolutional code under BPSK modulation technique is highly effective to combat in the Wimax communication system. To complete this performance analysis in Wimax based systems, a segment of audio signal is used for analysis. The transmitted audio message is found to have retrieved effectively under noisy situation.

연구 동기 및 목표

• 다양한 변조 방식과 채널 유형 하에서 WiMAX 물리계층의 성능 평가.
• Reed-Solomon 및 컨volution 코드를 사용한 전방 오류 정정(FEC) 코딩의 시스템 신뢰성에 미치는 영향 분석.
• 실시간 오디오 신호 전송을 통해 소음 환경에서의 시스템의 강건성 평가.
• WiMAX 시스템에서 비트 오류율(BER)을 최소화하기 위한 최적의 변조 및 코딩 조합 식별.

제안 방법

• BPSK, QPSK, 4-QAM 및 16-QAM 변조 기법을 사용하여 WiMAX 물리계층을 시뮬레이션.
• 가우시안 백색 잡음(AWGN), Rayleigh fading 및 Rician fading의 세 가지 채널 모델을 통해 시스템 성능 평가.
• FEC를 위해 1/2 및 2/3 레이트 컨volution 코드와 함께 Reed-Solomon (255,239,8) 인코더 적용.
• fading 채널에서 오류 내성 향상을 위해 인터리빙 기법 사용.
• 실세계의 노이즈 조건 하에서 시스템 성능 검증을 위해 오디오 신호의 일부 전송.
• 모든 구성에서 주요 성능 지표로 비트 오류율(BER) 측정.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AWGN 및 페이딩 채널에서 어떤 변조 방식(BPSK, QPSK, 4-QAM, 16-QAM)이 가장 낮은 BER를 제공하는가?
• RQ2 1/2 및 2/3 레이트 컨볼루션 코드와 Reed-Solomon 코딩의 조합이 BER 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 인터리빙은 Rayleigh 및 Rician 페이딩 채널에서 오류 정정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 제안된 코딩 체계는 노이즈가 많은 전송 조건에서 오디오 신호 복원에 얼마나 효과적인가?
• RQ5 어느 변조 및 코딩 조합이 모든 채널 유형에서 가장 높은 신뢰성을 제공하는가?

주요 결과

• BPSK 변조 하에서 Reed-Solomon (255,239,8)과 2/3 레이트 컨volution 코드의 조합이 가장 낮은 비트 오류율(BER)을 달성한다.
• BPSK와 함께 2/3 레이트 컨볼루션 코드 및 RS(255,239,8)는 AWGN 및 페이딩 채널 모두에서 모든 다른 변조 및 코딩 조합보다 뛰어난 성능을 보인다.
• 소음 환경에서도 전송된 오디오 신호를 높은 정밀도로 성공적으로 복원한다.
• 인터리빙은 Rayleigh 및 Rician 페이딩 채널에서 오류 내성에 크게 기여한다.
• 16-QAM는 페이딩 채널에서 더 높은 BER를 보이며 다중 경로 조건에서 신뢰성이 떨어짐을 시사한다.
• FEC 코딩 적용으로 비코딩 전송 대비 BER이 수 개의 지수 단위로 감소한다.