استفاده از تبدیل بسته موجک در بهبود عملکرد Ofdm به جای روش مرسوم مبتنی بر Fft

امروزه در سامانه های مخابرات دیجیتال نوین، از مالتی پلکس تقسیم فرکانسی متعامد (ofdm) به عنوان یک روش مدولاسیون مقبول و کارآمد استفاده می شود. در مدولاسیون چندحاملی ofdm از تبدیل fft به منظور ایجاد تعامد زیرحامل ها استفاده می شود. این تبدیل با استفاده از توابع سینوسی پنجره شده به عنوان توابع پایه، به دلیل سطح بالای گلبرگ های کناری در طیف فرکانسی، حساسیت بالایی نسبت به تداخل بین سمبلی (isi) و تداخل بین حاملی (ici) دارد. به منظور بازیابی سیگنال در گیرنده، با افزودن پیشوند چرخشی (cp) در ابتدای سمبل ofdm در فرستنده، می توان isi را حذف کرد. همچنین با استفاده از همسان سازی حوزه فرکانس در گیرنده، به سادگی سیگنال آغشته به ici را می توان بازیابی کرد. این افزودن cp میزان قابل توجهی از پهنای باند در دسترس را هدر می دهد و درنتیجه کارایی پهنای باند را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. با توجه به ویژگی های منحصر به فرد موجک ها نظیر انعطاف پذیری بالا، سازگاری و محلی بودن آنها، از این تبدیل برای متعامدسازی سامانه چندحاملی در این پژوهش استفاده شده است. در صورت استفاده از موجک، دیگر نیازی به استفاده از تابع پنجره ی مستطیلی نیست. این امر حساسیت سامانه به رانش فرکانسی و نوفه فاز را کم کرده و سامانه را نسبت به اعوجاج کانال چندمسیره و تداخل های isi و ici مقاوم تر می سازد. در این مقاله پس از بررسی و مطالعه تبدیل موجک گسسته و تبدیل بسته موجک، دو طرح مدولاسیون fftofdm و wptofdm برای کانال های استاندارد شهری tu6 و روستایی ra6 توسط نرم افزار matlab شبیه سازی شده اند. این دو کانال استاندارد و معروف توسط استاندارد 3gpp معرفی شده اند که به عنوان معیار سنجش عملکرد سامانه های مخابراتی نسل های 3g و 4g معرفی شده اند. کانال های مورد استفاده در این پژوهش، کانال های متداولی در سامانه های سیاری مانند سامانه های پخش تلویزیون دیجیتال(dvb) هستند. نتایج شبیه سازی بهبود عملکرد سامانه wptofdm را نسبت به سامانه fftofdm نشان می دهد. این نتایج نشان می دهند که در سامانه های مبتنی برofdm مانند dab( digital audio broadcast) wimax (worldwide interoperability for microwave access), dvb( digital video broadcast), می توان از این سامانه استفاده کرد.

Using WPT as a New Method Instead of FFT for ‌Improving the Performance of OFDM Modulation

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is used in order to provide immunity against very hostile multipath channels in many modern communication systems.. The OFDM technique divides the total available frequency bandwidth into several narrow bands. In conventional OFDM, FFT algorithm is used to provide orthogonal subcarriers. Intersymbol interference (ISI) and intercarrier interference (ICI) impairements are caused by time domain rectangular windowed sine and cosine basis functions. FFTOFDM is a very popular multi ndash;carrier modulation (MCM) technique. It has some interesting features such as low complex modulation/demodulation implementation, simple and fast frequency domain channel estimation/ equalization. Also, by transmitting data over different parallel frequencies, FFTOFDM has spectrum efficiency due to overlapped subchannels and immunity against fading channels. Unfortunately, FFTOFDM has serious drawbacks i.e. high sensitivity to ISI and ICI which caused by time domain rectangular windowed sine and cosine basis functions and their high level side lobes in frequency domain. For this purpose, cyclic prefixes (CP) are added at the beginning of the OFDM symbols and this causes bandwidth and power inefficiencies.In order to provide more efficient MCM technique, besides preserving the advantages of conventional FFTOFDM, discrete wavelet modulation (DWM) and wavelet packet modulation (WPM) have been introduced in recent years. Therefore, it is possible to use time domain equalization (TEQ) or overlap frequency domain equalization (overlap FEQ) to reduce the interferences effectively in the absence of CP. Although TEQ techniques are more complicate than FEQ in conventional OFDM, WPTOFDM has bandwidth and power enhanced efficiencies and this makes it so appropriate for digital communication systems.In recent years, several studies have been done on the wavelet theory, wavelet and WPM modulation in comparison with FFTOFDM. Because of the good performance of WPT, a number of studies are still on the performance of WPT in hostile channels with more details. Also, there are a number of studies about various kinds of FEQ and TEQ such as zero force (ZF) and minimum mean square error (MMSE) in the peresence of AWGN and some fading channels. These researches also contain the comparison of FEQ for FFTOFDM and overlap FEQ for WPTOFDM. Todays, 3GPP standard is spread in different domains like 3G, 4G and LTEA technologhies. In this paper, all the parameters are chosen according to 3GPP standards. For demonstrating the benefits of discrete WPT, two OFDM modulation schemes, i.e. FFTOFDM and WPTOFDM with two applied channels i.e. 6tap rural area (RA6) and 6tap typical urban (TU6) channels are considered. The performance of two systems are investigated by the measure of bit error rate (BER) in different SNRs(dB). Also, Wavelet families i.e. Haar, Daubechies6 , Symlet5 and Coiflet5 are compared with FFT in OFDM system with QPSK, 16QAM and 64QAM constellation mappings. In the receiver side, FEQ is used in FFTOFDM and overlap FEQ is used in WPTOFDM to equalize multipath fading channels. This is a comprehensive comparison between FFTOFDM and WPTOFDM with different constellations, a number of wavelet families, different equalizer with two applied channels in order to implement a real environment. The simulation results demonstrate performance improvement of the system using WPTOFDM scheme. In order to evaluate the performance of these two OFDM techniques, the required SNRs for reaching BER =103 are extracted and compared for both systems. It was observed that one can obtain better performance by using Haar wavelets as orthogonal basis function rather than FFT in OFDM modulation. We achieved better performance by using Haar wavelets rather than FFT in OFDM modulation. As a result, WPTOFDM can be applied , with better performance, in different OFDMbased applied technologhies such as DAB( Digital Audio Broadcast), WiMAX( worldwide Interoperability for Microwave Access), DVB( Digital Video Broadcast).