Сигнально-кодові конструкції з індексною модуляцією піднесних OFDM та просторово-часовим блочним кодуванням для частотно-селективних та нестаціонарних каналів безпроводового зв’язку

Автор(и)

  • Mykola Naumenko Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації імені Героїв Крут, Україна
  • Vyacheslav Solodovnik Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації імені Героїв Крут, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30837/pt.2019.1.04

Ключові слова:

Індексна модуляція, Просторово-часове блочне кодування, Метод OFDM-IM, Завадостійкість, Спектральна ефективність

Анотація

Запропоновано нову спектрально та енергоефективну сигнально-кодову конструкцію (СКК) з об’єднаною ортогонально-частотно-індексною модуляцією та просторово-часовим блочним кодуванням, а також її завадостійку версію в умовах фазової нестаціонарності з оператором компенсації міжканальних завад, вкладеним у структуру кодера Аламоуті, та оператором (Уолша-Адамара) посиленого частотного рознесення сигналів. У складній завадовій обстановці, насамперед, під час роботи засобів радіоелектронного подавлення, такі методи дозволяють одночасно підвищити достовірність та швидкість передачі цифрової інформації. Найбільша інформаційна ефективність таких СКК досягається при використанні коротких субблоків та ансамблів сигналів невеликого об’єму.

Посилання

Hanzo L., Akhtman Y., Wang L., Jiang M. MIMO-OFDM for LTE, WiFi and WiMax. Coherent versus Non-coherent and Cooperative Turbo-transceivers. UK: J.W.S. 2011. 658 p.

Bhandare T. LTE and WiMAX Comparison. 2008. 58 p. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/666c/8a82672e23ccf1248f08c787ac413b09daaa.pdf.

Wi-Fi: Overview of the 802.11 Physical Layer and Transmitter Measurements. Tektronix. 2013. 44 p. URL: https://www.tek.com/document/primer/wi-fi-overview-80211-physical-layer-and-transmitter-measurements.

A. van Zelst, Schenk T. Implementation of a MIMO OFDM-based wireless LAN system. IEEE Signal Processing Society. 2004. Vol. 52. P. 483 – 494.

Yong S., Jaekwon K., Won Y., Chung-Gu K. MIMO-OFDM wireless communications with MATLAB. Wiley-IEEE Press. 2010. 457 p.

Alamouti S. A simple transmit diversity technique for wireless communications. IEEE Journal on Select Areas in Communications. 1998. Vol. 16, No. 8. P. 1451 – 1458.

Youssefi M., Bounouader N., Guennoun Z., Abbadi J. Adaptive Switching between Space-Time and Space-Frequency Block Coded OFDM Systems in Rayleigh Fading Channel.

Int. Journal of Communications, Network and System Sciences. 2013. Vol. 6. P. 316 – 323.

Yeh H., Chang Y., Hassibi B. A scheme for canceling intercarrier interference through conjugate transmission for multicarrier communication systems. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2007. Vol. 6. P. 3 – 7.

Yeh H. Architectures for MIMO-OFDM system in frequency selective mobile fading channels. IEEE Transactions on circuits and systems. 2015. Vol. 62, No. 12. P. 1189 – 1193.

Науменко М., Погребняк Л. Удосконалений метод просторово-часового блочного кодування для частотно-селективних нестаціонарних каналів систем військового радіозв’язку. Збірник наукових праць ВІТІ. 2017. Вип. №1. С. 81 – 86.

Navneet K., Lavish K. Reducing the Peak to Average Power Ratio of OFDM Signals through Walsh Hadamard Transform. Global Journal of Researches in Engineering Electrical and Electronics Engineering. 2013. Vol. 13, No. 1, Version 1.0. P. 17 – 23.

Chung Y., Phoong S. Unitary precoders for ST-OFDM systems using Alamouti STBC. IEEE Transactions on Circuits and Systems I. 2008. Vol. 55. P. 2860- 2869.

Kalbat F., Al-Dweik A., Sharif B., Karagiannidis G. Robust Precoded MIMO-OFDM for Mobile Frequency-Selective Wireless Channels. IEEE Wireless Conference and Networking Conference (WCNC). Track 1: PHY and Fundamentals – 2016. 6 p.

Renzo M., Haas H., Ghrayeb A., Sugiura S., Hanzo L. Spatial modulation for generalized MIMO: challenges, opportunities and implementation. Proceedings of the IEEE. 2014. Vol. 102, No. 1. P. 56 – 103.

Jeganathan J., Ghrayeb A., Szczecinski L. Spatial modulation: Optimum detection and performance analysis // IEEE Communications Letters. 2008. Vol. 12, No. 8. P. 545 – 547.

Yang P., Xiao Y., Yu Y., Li S. Adaptive spatial modulation for wireless MIMO transmission systems. IEEE Communications Letters. 2011. Vol. 15, No. 6. P. 602 – 604.

Renzo M., Haas H. Bit error probability of SM-MIMO over generalized fading channels // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2012. Vol. 61, No. 3. P. 1124 – 1144.

Mesleh R., Ikki S., Aggoune H. Quadrature spatial modulation // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2015. Vol. 64, No. 6. P. 2738–2742.

Maksymyuk T., Han L., Ge X., Chen H., Jo M. Quasi-quadrature modulation method for power-efficient video transmission over LTE networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2014. Vol. 63, No. 5. P. 2083 – 2092.

Mohaisen M., Lee S. Complex Quadrature Spatial Modulation. Etri Journal. 2017. Vol. 9, No. 4. P. 514 – 524.

Bian Y., Cheng X., Wen M., Yang L., Poor V., Jiao B. Differential spatial modulation. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2015. Vol. 64, No. 7. P. 3262 – 3268.

Cheng C., Sari H., Sezginer S., Su Y. Enhanced spatial modulation with multiple signal constellations. IEEE Transactions on Communications. 2015. Vol. 63, No. 6. P. 2237 – 2248.

Liu C., Yang L., Wang W., Wang F. Joint Transmitter-Receiver Spatial Modulation. IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 6411 – 6423.

Jeganathan J., Ghrayeb A., Szczecinski L., Ceron A. Space shift keying modulation for MIMO channels. IEEE Tr. on Wireless Communications. 2009. Vol. 8, No. 7. P. 3692 – 3703.

Renzo M., Haas H. A general framework for performance analysis of space shift keying (SSK) modulation for MISO correlated Nakagami-m fading channels. IEEE Transactions on Communications. 2010. Vol. 58, No. 9. P. 2590 – 2603.

Chau Y., Yu S. Space modulation on wireless fading channel. Proceedings of the IEEE 54th Vehicular Technology Conference (VTC). 2001. P. 1668 – 1671.

Renzo M., Haas H. Improving the performance of space shift keying modulation via opportunistic power allocation. IEEE Communic. Letters. 2010. Vol. 14, No. 6. P. 500 – 502.

Basar E., Aygolu U., Panayirci E., Poor V. Orthogonal frequency division multiplexing with indexing. Proceedings of IEEE Global Telecommunications. 2012. P. 4741 – 4746.

Basar E., Aygolu U., Panayirci E., Poor V. Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation. IEEE Tr. on Signal Processing. 2013. Vol. 61, No. 22. P. 5536 – 5549.

Wen M., Cheng X., Ma M., Jiao B., Poor V. On the achievable rate of OFDM with index modulation. IEEE Transactions on Signal Processing. 2016. Vol. 64, No. 8. P. 1919 – 1932.

Wen M., Cheng X., Yang L. Optimizing the energy efficiency of OFDM with index modulation. Proceedings of IEEE Int Conference on Communication Systems. 2014. P. 31 – 35.

Fan R., Guan Y. Generalization of orthogonal frequency division multiplexing with index modulation. IEEE Tr. on Wireless Communications. 2015. Vol. 14, No. 10. P. 5350 – 5359.

Abu-alhiga R., Haas H. Subcarrier index modulation OFDM. Proceedings of the IEEE Int. Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications. 2009. P. 177 – 181.

Tsonev D., Sinanovic S., Haas H. Enhanced subcarrier index modulation (SIM) OFDM. Proceedings of IEEE Global Telecommunications (GLOBECOM). 2011. P. 728 – 732.

Xiao Y., Wang S., Dan L., Lei X., Yang P., Xiang W. OFDM with interleaved subcarrier-index modulation. IEEE Communications Letters. 2014. Vol. 8, No. 8. P. 1447 – 1450.

Mao T., Wang Z., Wang Q., Chen S., Hanzo L. Dual-mode index modulation aided OFDM. IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 50 – 60.

Basar E. Index modulation techniques for 5G wireless networks. IEEE Communications Magazine. 2016. Vol. 54, No. 7. P. 168 – 175.

Wen M., Cheng X., Yang L. Index Modulation for 5G Wireless Communications. Springer International Publishing. 2017. 154 p.

Basar E., Wen M., Mesleh R., Renzo M., Xiao Y., Haas H. Index Modulation Techniques for Next-Generation Wireless Networks. Special section on index modulation techniques for

next-generation wireless networks. IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 16693 – 16746.

Cheng X., Zhang M., Wen M., Yang L. Index Modulation for 5G: Striving to Do More with Less. IEEE Wireless Communications. 2018. Vol. 25, No. 2. P. 126 – 132.

Basar E. Multiple-input multiple-output OFDM with index modulation. IEEE Signal Processing Letters. 2015. Vol. 22, No. 12. P. 2259 – 2263.

Basar E. On multiple-input multiple-output OFDM with index modulation for next generation wireless networks. IEEE Trans. Signal Process. 2016. Vol. 64, No. 15. P. 3868 – 3878.

Zheng B., Wen M., Basar E., Chen F. Multiple-input multipleoutput OFDM with index modulation: Low-complexity detector design. IEEE Transactions on Signal Processing. 2017. Vol. 65, No. 11. P. 2758 – 2772.

Мухин И. Исследование влияния погрешности оценки канальной матрицы на эффективность многоантенных систем с пространственным мультиплексированием.

T-Comm. 2012. №9. С. 107 – 111.

Mesleh R., Haas H., Ahn C., Yun S. Spatial modulation-OFDM. Proceedings of the 11th International OFDM-Workshop (InOWo). 2006. P. 288 – 292.

Ganesan S., Mesleh R., Haas H., Ahn C., Yun S. On the performance of spatial modulation OFDM. Proc. of Asilomar Conference on Signals, Systems, Computers. 2006. P. 1825 – 1829.

Mesleh R., Gansean S., Haas H. Impact of channel imperfections on spatial modulation OFDM. Proceedings of IEEE 18th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC). 2007. P. 1 – 5.

Datta T., Eshwaraiah H., Chockalingam A. Generalized space-frequency index modulation. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2016. Vol. 65, No. 7. P. 4911 – 4924.

Basar E., Aygolu U., Panayirci E., Poor V. Space-time block coded spatial modulation. IEEE Transactions on Communications. 2011. Vol. 59, No. 3. P. 823 – 832.

Le M., Ngo V., Mai H., Tran X. High-rate space-time block coded spatial modulation. Proceedings of IEEE Advanced Technologies for Communications. 2012. P. 278 – 282.

Rajashekar R., Hari K. Modulation diversity for spatial modulation using complex interleaved orthogonal design. Proceedings of IEEE Region 10 Conference. 2012. P. 1 – 6.

Li X., Wang L. High rate space-time block coded spatial modulation with cyclic structure. IEEE Commun Letters. 2014. Vol. 18. P. 532 – 535.

Binh T., Ha H., Nguyen Q. High-Rate Space-Time Block Coded Spatial Modulation. International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC). 2015. P. 1 – 5.

Wang L., Chen Z., Wang X. A space-time block coded spatial modulation from (n, k) error correcting code. IEEE Wireless Communications Letters. 2014. Vol. 3. P. 54 – 57.

Faruk A. Space-time block coded spatial modulation scheme enhanced by employing an intersymbol phase and power allocation. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences. 2017. Vol. 25. P. 3713 – 3724.

Солодовник В. Структурно-параметрична оптимізація методу індексної модуляції піднесучих OFDM для частотно-селективних каналів систем безпроводового зв’язку. Збірник наукових праць ВІКНУ. 2019. №63. С. 37 – 63.

Солодовник В. Методи просторово-часового блочного кодування з індексною модуляцією піднесучих OFDM для частотно-селективних та нестаціонарних каналів безпроводового зв’язку. XІІІ Міжнародна науково-технічна конференція «Перспективи телекомунікацій» ПТ-2019: Збірник матеріалів конференції. К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського. 2019. С. 153 – 155.

Fazel K., Kaiser S. Multi­carrier and spread spectrum systems: Second Edition. WILEY. 2008. 360 p.

Al-Dweik A., Kalbat F., Muhaidat S., Filio O., Ali S. Robust MIMO-OFDM system for frequency-selective mobile wireless channels. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2015. Vol. 64, No. 5. P. 1739 – 1749.

Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) (Release 7). Third-Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Technical Report 3GPP TR 25.814 V7.1.0 (2006-09). URL: http://www.qtc.jp/3GPP/Specs/25814-710.pdf.

LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception (3GPP TS 36.104 version 8.2.0 Release 8). Technical Specification //

ETSI TS 136 104 V8.2.0 (2008-11). URL:

https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/136100_136199/136104/08.02.00_60/ts_136104v080200p.pdf.

Kim K. New Constellation Design and Bit Mapping for Dual Mode OFDM-IM. IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 52573 – 52580.

Проблеми телекомунікацій № 1(24) (2019)

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-27

Номер

№ 1(24) (2019)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Mykola Naumenko, Vyacheslav Solodovnik

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).