[논문 리뷰] Comparative Study of Different Guard Time Intervals to Improve the BER Performance of Wimax Systems to Minimize the Effects of ISI and ICI under Adaptive Modulation Techniques over SUI1 and AWGN Communication Channels

Md. Zahid Hasan, Mohammad Reaz Hossain외 2명|ArXiv.org|2009. 12. 04.

Advanced Wireless Communication Techniques참고 문헌 1인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 AWGN 및 SUI-1 fading 채널에서 적응형 변조 조건 하에서 IEEE 802.16 WIMAX 시스템에서 다양한 가드 타임 간격이 BER 성능에 미치는 영향을 조사한다. QPSK 변조와 함께 연결된 Reed-Solomon (255,239,8) 및 레이트-1/2 컨volution형 부호를 사용하여, 0.25 가드 타임 간격이 저신호대역비(SNR) 조건에서 특히 우수한 BER 성능을 보이며 인터심볼 간섭(ICI)과 인터캐리어 간섭(ICI)을 효과적으로 억제함으로써 소음 조건에서도 신뢰성 있는 오디오 신호 복구를 가능하게 한다.

ABSTRACT

The WIMAX technology based on air interface standard 802.16 wireless MAN is configured in the same way as a traditional cellular network with base stations using point to multipoint architecture to drive a service over a radius up to several kilometers. The range and the Non Line of Sight (NLOS) ability of WIMAX make the system very attractive for users, but there will be slightly higher BER at low SNR. The aim of this paper is the comparative study of different guard time intervals effect for improving BER at different SNR under digital modulation (QPSK, 16QAM and 64QAM) techniques and different communication channels AWGN and fading channels Stanford University Interim (SUI 1) of an WIMAX system. The comparison between these effects with Reed-Solomon (RS) encoder with Convolutional encoder (half) rated codes in FEC channel coding will be investigated. The simulation results of estimated Bit Error Rate (BER) displays that the implementation of interleaved RS code (255,239,8) with (half) rated Convolutional code of 0.25 guard time intervals under QPSK modulation technique over AWGN channel 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

• 적응형 변조 조건 하에서 다양한 가드 타임 간격이 WIMAX 시스템의 BER 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• ICI 및 ISI를 완화하는 데에 연결된 Reed-Solomon 및 컨볼루션 부호화 기법의 성능을 평가하기 위해.
• 다양한 가드 타임 설정 조건 하에서 AWGN 및 SUI-1 fading 채널에서의 BER 성능을 비교하기 위해.
• 소음 조건 하에서 전송된 오디오 신호 복구의 효과성을 평가하기 위해.
• 스펙트럼 효율성을 유지하면서 BER를 최소화하는 최적의 가드 타임 간격을 규명하기 위해.

제안 방법

• AWGN 및 SUI-1 fading 채널을 기반으로 한 OFDM 기반 전송을 사용한 WIMAX 시스템의 시뮬레이션.
• 다양한 신호대역비(SNR) 조건에서 QPSK, 16QAM 및 64QAM을 사용한 적응형 변조의 구현.
• 연결된 채널 부호화 적용: Reed-Solomon (255,239,8) 및 레이트-1/2 컨volution형 부호.
• 버스트 오류를 완화하고 오류 내성 능력을 향상시키기 위해 인터리빙의 사용.
• BER에 대한 영향을 평가하기 위해 가드 타임 간격(0.125, 0.25, 0.5, 1.0)을 체계적으로 변화시킴.
• 소음 조건 하에서 시스템의 견고성을 검증하기 위한 오디오 신호 전송 및 복구

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AWGN 및 SUI-1 채널에서 다양한 가드 타임 간격이 WIMAX 시스템의 BER 성능에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ2 가드 타임, 변조 방식 및 부호화 조합 중에서 BER를 가장 낮추는 조합은 무엇인가?
• RQ3 연결된 RS + 컨볼루션 부호화 기법이 ICI 및 ISI 감소에 얼마나 효과적인가?
• RQ4 최적의 가드 타임과 부호화를 적용할 경우 저신호대역비 조건에서도 신뢰성 있는 오디오 신호 복구가 가능한가?
• RQ5 BER를 최소화하면서 시스템 효율성을 유지하기 위한 최적의 가드 타임 간격은 무엇인가?

주요 결과

• 모든 시험 조건에서 QPSK 변조와 함께 연결된 RS (255,239,8) + 레이트-1/2 컨볼루션 부호화를 사용한 0.25 가드 타임 간격이 가장 낮은 BER 성능을 달성하였다.
• 특히 AWGN 및 SUI-1 fading 환경에서 저신호대역비 조건에서 BER 성능이 크게 향상되었으며, 이는 효과적인 ISI 및 ICI 억제 덕분이었다.
• 인터리빙된 RS 및 컨볼루션 부호화의 조합이 오류 내성 능력을 향상시켜 소음 조건 하에서도 성공적인 오디오 신호 회수를 가능하게 하였다.
• 특히 최적의 가드 타임과 부호화와 함께 사용될 경우, QPSK 변조가 16QAM 및 64QAM보다 저신호대역비 조건에서 BER 성능에서 뛰어났다.
• 0.25 가드 타임 간격은 스펙트럼 효율성과 오류 성능 사이의 최적의 트레이드오프를 제공하였다.
• 시뮬레이션 결과는 제안된 구성이 인터심볼 간섭 및 인터캐리어 간섭을 효과적으로 최소화하여 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킨다는 것을 확인하였다.