ارزیابی عملکرد روش‌های مدولاسیون و کدگذاری تطبیقی در کانال‌های مخابرات بی سیم

نیاز به انتقال داده‌های با نرخ بالا از یک‌ طرف و محدودیت منابع در دسترس به‌خصوص کمبود طیف فرکانسی از طرف دیگر، مهم‌ترین چالش پیش روی شبکه‌های مخابراتی با استانداردهای g4، مانندwimax ، lte و tdscdma است که منجر به ابداع روش‌هایی جهت بهبود بازدهی طیفی (se) شده‌ است. ازجمله این روش‌ها، مدولاسیون و کدگذاری وفقی (amc) است که در آن فرستنده، طرح مدولاسیون و کدگذاری (mcs) خود را بر اساس شرایط کانال و با رعایت محدودیت احتمال خطا از یک مجموعه معین انتخاب می‌کند. در این مقاله، عملکرد دو روش amc با طرح مدولاسیون و کدگذاری یکسان، یکی با روش ماشین وضعیت مور و دیگری با روش زنجیره‌ی مارکوف حالت محدود مرتبه‌ی اول شبیه‌سازی شده است. نو‌آوری این مقاله، مقایسه و ارزیابی عملکرد این دو روش در یک محیط رایلی و استخراج حالت بهینه است. در هر‌یک از این دو روش، هر وضعیت با یک جفت ‌مرتبهی مدولاسیون و نرخ کد‌گذاری نشان داده می‌شود. طرح‌های مورد‌نظر، مدولاسیون‌‌های qpsk، qam16 و qam64 و کدهای بلوکی با نرخ 1.2، 2.3 و 3.4 هستند. در روش مور وفقی، تطبیق طرح مدولاسیون و کدگذاری بر اساس ضریب تضعیف متوسط کانال انجام می‌شود و در روش مارکوف وفقی، بر اساس نسبت سیگنال به نویز (snr) متوسط کانال انجام می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که بهره‌وری طیفی روش مور در نسبت سیگنال به نویز‌های پایین از 9 تا 13.35 دسی‌بل 31.6% و در نسبت‌های سیگنال به نویز‌ متوسط از 13.35 تا 18.6 دسی‌بل 7.9% بهتر از بهره‌وری طیفی روش مارکوف وفقی است. همچنین بهره‌وری طیفی روش مارکوف در نسبت سیگنال به نویز‌های بالا از 18.6 تا 22 دسی‌بل 52.1% بهتر از بهره‌وری طیفی روش مور وفقی است.

performance analysis of adaptive modulation and coding methods in the wireless telecommunication channels

the need for highspeed data transfer on one hand and the limited resources available, (especially the lack of frequency spectrum) on the other hand, are the most important challenges facing g4standard telecommunications networks, such as wimax, lte and tdscdma. several methods have been devised to improve the spectral efficiency (se). one of these methods is adaptive modulation and coding (amc) in which the sender selects its modulation and coding scheme (mcs) based on the channel conditions with respect to the error probability limit of a certain set. in this paper, the performance of two amc methods with the same modulation and coding design, one with the moore state machine method and the other with the firstorder finite state markov chain method, is simulated and the optimal state is extracted. in each of these two methods, each state is represented by a pair of regular modulation and coding rates. the designs are qpsk, 16qam and 64qam modulations and block codes with the rates of 1/2, 2/3 and 3/4. in the moore adaptive method, the modulation and coding scheme is adapted based on the average attenuation coefficient of the channel, and in the markovadaptive method, it is done based on the signaltonoise ratio (snr) of the average channel. the simulation results show that the spectral efficiency of the moore method in comparison to the markovadaptive method is improved by 31.6% in the signaltonoise ratio (snr) range of 9 to 13.35 db and by 7.9% in the snr range of 13.35 to 18.6 db, whilst in the snr range of 18.6 to 22 decibels, the markov method shows 52.1% spectral efficiency improvement over the mooreadaptive method.