I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9 ,   pp .   1203 ~ 1209   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 3 . pp 120 3 - 1209             1203       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   n o ve l   i n d e x   m od u lat i on   s c h e m e   w it h   i m p e d a n c e   m at c h i n g       H ye   Y e o n L e e ,   S o o   Y o u n S h i n   D e pa r t m e n t   o f   I T   C o n v e r g e nc e   E ng i ne e r i ng ,   K um o N a t i o na l   I ns t i t ut e   o f   T e c hno l o gy ,   S o ut K o r e a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e S e 16 ,   2 018   R e v i s e N o v   17 ,   2018   A c c e pt e F e b   22 ,   201 9       F o r   5G   a nd  B e y o nd  5G ,   s pe c t r a l   e f f i c i e nc y   i s   t h e   k e y   i s s ue   t o   o v e r c o m e   e xpl o s i v e   da t a   t r a f f i c .   I nde m o dul a t i o i s   o ne   o f   t he   t e c hn i que s   t ha t   c o nv e y s   m o r e   da t a   g i v e t o   i nd i c e s   o f   s t a t u s   i n   c o m m uni c a t i o t r a ns m i s s i o i t e m   s uc a s   a n t e nna   a nd   s ubc a r r i e r .   I n   t h i s   p a pe r ,   w e   p r e s e n t   a   no v e l   i n de x   m o dul a t i o s c he m e   by   g i v e i nd e t o   t he   c o ndi t i o ns   o f   i m pe da nc e   m a t c hi n g   o r   no t .     I t he   t r a ns m i t t e r ,   a nt e nn a   c ho o s e s   a n   i m p e da nc e   a c c o r di ng   t o   t h e   m a p pi ng  t a b l e   a s   a c t i v e   i m p e da nc e .   I t he   r e c e i v e r   s i de ,   i m p e da nc e   i nde i s   d e t e c t e d   by   c om pa r i ng   w i t h   t he   r e s u l t   o f   i m pe da nc e   m a t c hi ng   b e t w e e n   r e c e i v e d   s i g na l   a nd   r e c e i v e r s .   I t he   s i m ul a t i o n,   S pe c t r a l   E f f i c i e nc y   ( S E )   a nd   B i t   E r r o r   R a t e   ( B E R )   w e r e   a n a l y z e a nd   c o m pa r e t o   c o nv e nt i o na l   m o dul a t i o s c he m e .   Ke y w or ds :   F ut u r e   w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o n   Im pe da n c e   m a t c h i ng   In de x   m o dul a t i o n   M o dul a t i o n   S pe c t r a l   e f f i c i e n c y   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S oo   Y o un S h i n ,     W i r e l e s s   a nd  E m e r g i n g   N e t w o r S y s t e m   (W E N S L a b o r a t o ry ,     D e pa rt m e n t   o f   IT   Co n v e r ge n c e   E ngi n e e r i n g ,   K um o N a t i o na l   I n s t i t u t e   o f   T e c hn o l o g y ,     G um i ,   S o ut K o r e a ,   39 711 .   E m a i l :   w dr a go n @ kum o h . a c . k r       1.   I N TR O D U C TI O N     R e c e n t l y ,   f ut ur e   w i r e l e s s   n e t w o r f a c e o n   t h e   e xpl o s i v e   i nc r e a i n g   o f   da t a   t ra f f i c   [1].   A c c o r di n t o   Ci s c o ' s   V N G l o b a l   D a t a   T ra f f i c   F o r e c a s t ,   b y   2020,   w i r e l e s s   d a t a   t ra f f i c   i s   e xpe c t e t o   i n c r e a s e   t o   f i v e   t i m e s   t h e   c urr e n t   l e v e l   t o 49E B   (E x a b y t e [2].   I n   o r de t o   s o l v e   t h i s   i n c r e a s e ,   m a n y   r e s e a r c h e s   a r e   f o c us i n o h o w   t t r a n s m i t   a   l a r ge   a m o u n t   o f   i n f o r m a t i o n   i n   a   c o m m u ni c a t i o c ha nn e l   [3].   M o r o v e r ,   f r e que n c y   i s   t h e   l i m i t e r e s o ur c e ,   s o   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   t ra n s m i t   d a t a   e ff i c i e n t l y   w i t l i m i t e d   f r e que n c y   c o n di t i o n s .   O n e   o f   t h e   w a y   t o   i m p r o v e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   i s   m o dul a t i o n .   Co n v e n t i o n a l l y ,   c a rri e r   m o dul a t i o t e c hn i q ue s   h a v e   b e e n   r e s e a r c h e by   e xpl o i t i n c ha r a c t e r i s t i c   o c a rri e r.   T h e   pa ra m e t e r s   o f   c a r ri e r   i n c l u di n p h a s e ,   a m pl i t t u de   a n f r e qu e n c y   a r e   us e o n e   o r   m o r e   t o   m o dul a t e   s uc h   a s   P ha s e - S hi f t   K e y i n (P S K a nd  Q ua d r a t u r e   A m p l i t ude   M o dul a t i o (Q A M w h i c h   i s   m o dul a t e a m p l i t ude   a n d   p h a s e   a t   t h e   s a m e   t i m e   [4] , [5] .   H ow e ve r ,   t h e s e   m o dul a t i o n   t e c hn i q ue s   c a n   a ug m e n t   b o t h   e rr o ra t e   a n d   de s i g n   c o m pl e xi t y   of   t h e   s y s t e m   a s   t h e   a m o unt   o f   i nfo r m a t i o n   t o   b e   t ra n s m i t t e i n c r e m e n t .   In de x   M o dul a t i o (IM s ug ge s t e t o   i m p r o v e   pe r f o r m a n c e   o f   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   f o r   5G   a n d   B e y o n 5G .   T h e   c o n c e pt   o f   IM   i s   t o   t r a n s m i t   a dd i t i o n a l   i n f o r m a t i o by   ut i l i z i ng  a n t e nn a s ,   s ub c a rr i e r s   a n d   t i m e   s l o t s   [6],   [7]   e t c .   IM   c a r e duc e   t h e   c o m pl e xi t y   o f   de s i gn  a s   w e l l   a s   i m p r o v e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   a nd  e n e r gy   e ff i c i e n c y   i n   t h e   s y s t e m .   Co m m o n l y ,   t h e r e   a r e   t w o   IM   s c h e m e   t ha t   a   l o t   o f   r e s e ra c ha s   b e e n   do i n g ,   o n e   i s   S p a t i a l   M o dul a t i o n   (S M )   [8]  a n d   t h e   o t h e r   i s   O r t h o go na l   F r e que n c y   D i v i s i o n   M ul t i pl e xi n g   I n de M o dul a t i o n   (O F D M - IM [ 9].   S M   i s   s p a t i a l   m u l t i pl e xi ng   M IM O   s c h e m e   us i ng   a nt e nna   i nde i o r de t o   o v e r c o m e   I n t e C ha nn e l   Int e r f e r e n c e (ICI)   a n d   i m p r o v e   S E   [ 10],   [11] .   I t r a n s m i t t e r ,   d a t a   i s   t ra n s m i t t e us i n g   o n e   a n t e nna   i m u l t i   a rra y   a n t e nn a   a c c o r di n g   t o   t h e   da t a   b i t s .   T h e   d a t a   c a b e   de t e c t e b o t h   a c t i v e a nt e nn a   i n de x   a n d     da t a   s y m bo l   i n   r e c e i v e r .   O F D M - IM   i s   a   m u l t i - c a rri e t ra n s m i s s i o n   s c h e m e   i n s pi ri n b y   t h e   c o n c e pt   o f   S M   [12] [13].   T h e   ke y   pr i n c i pl e   o f   t h e   s c h e m e   i s   gi v e n   i n d i c e s   t o   t h e   gr o up  o f   s ubc a rr i e r   us i n O n - O f f   K e y i n g(O O K ).   T h a t   m e a n s   t h e   w h o l e   c a rri e r   i s   d i v i de i nt o   s m a l l   g r o up s ,   a n d   i n f o r m a t i o i s   a s s i g n e d   t o   t h e   a c t i v a t e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1203     1209   1204   s ub c a r ri e g r o up  by   a n d   t h e   o t h e g r o ups   by   [14].   It   c a n   d e t e c t   i nde o f   t h e   a c t i v a t e s ub c a rri e r ’s   g r o up  o n o t .   In  t h i s   p a pe r ,   w e   i nt r o duc e   a   n o v e l   i n de x   m o dul a t i o s c h e m e   I m pe da n c e   I n de x   M o dul a t i o n,     c a l l e IIM ,   by   e xpl o i t l i n i m pe da n c e   m a t c h i ng.   I ge n e ra l ,   w h e n   t w o   c i r c ui t s   a r e   c o nn e c t e w i t h   d i f fe r e nt   i m pe da n c e   v a l ue ,   a   r e f l e c t i o v o l t a ge   i s   ge n e r a t e a t   t h e   e n d   o f   c i r c ui t ,   t h a t   i s   t h e   i m pe da n c e   m i s m a t c h .     If   m i s m a t c h i ng  p r o b l e m   ha ppe n s   i n   t h e   s y s t e m ,   i t   i s   i m po s s i bl e   t o   t ra n s m i t   m a xi m u m   po w e r ,   s o   i t   de g r a de s   t h e   pow e r   e ff i c i e n c y   [15].   T o   a v o i t h i s   p r o b l e m ,   i m pe d a n c e   m a t c hi n s y s t e m   i s   n e c e s s a r y   t o   b ui l b e t w e e n   di f fe r e nt   i m pe da n c e s .   L i ke   t hi s ,   i m pe da n c e   m i s m a t c h   w a s   c o n s i de r e d   t o   b e   a   v a l ue   t o   b e   r e m o v e f r o m   t h e   s y s t e m   be c a us e   of   t h e   po w e r   l o s s .   H ow e v e r ,   i t hi s   pa pe r,   w e   pr o po s e   a   m e t h o t o   t ra n s m i t   da t a   b y   us i n t hi s   r e m o v e v a l ue .   T h e   ke y   po i n t   o f   IIM   i s   t h a t   a s s i g n e b i na r y t o   pe r f e c t   m a t c c a s e   a n d   b i n a r y   0   i s   g i v e n   m i s m a t c h   c a s e .   W h e n   o n e   i m pe da n c e   i s   s e l e c t e i n   t h e   t ra n s m i t t e r ,   r e c e i ve s i gna l   i s   de t e c t e us i ng  c o m pa r i s o of   i m p e da n c e   m a t c h   o r   n o t   i n   t h e   r e c e i ve r .   T h e   i n f o r m a t i o n   i s   de c o de f r o m   t h e   m a ppi ng  t a b l e   us i ng  t h e   de t e c t e i m pe da n c e .   T hr o ug h   t h i s   p r o c e s s ,   i t   i s   po s s i b l e   t o   t ra n s m i t   a dd i t i o na l   i n f o r m a t i o n   b y   us i n t h e   i m pe da n c e   m a t c hi n g   i n de x .   W e   de s c r i b e   t h e   b a s i c   c o n c e p t   o f   i m pe da n c e   m a t c h i n g   i S e c t i o n   2.   I n   S e c t i o 3 ,   w e   s h o w   t h e   pr o po s e s y s t e m   di v i de t w o   pa rt ,   s y s t e m   m o de l   a n d   i m p e da n c e   de t e c t i n g   a l go ri t hm s .   S e c t i o c o nt a i n s   s i m ul a t i o r e s ul t   a b o ut   b i t   e rr o ra t e   a n d   s pe c t ra l   e ff i c i e n c y .   F i na l l y ,   c o n c l us i o n s   a r e   g i v e i S e c t i o 5.       2.   R ELA TED   WO R K   A t   f i r s t ,   w e   i n t r o duc e   t h e   b a s i c   p r i n c i p l e   o f   i m pe da n c e   m a t c h i n g   s c h e m e   t o   a ppl y   o ur   p r o po s e d   s y s t e m .   Im pe da n c e   m a t c hi n i s   a   t e c hni que ,   i w h i c m a t c h e s   t h e   i m pe da n c e   o f   t h e   s o ur c e   a n d   l o a t o   be   e qua l ,   t o   t r a n s m i t   m a x i m u m   po w e r   f r o m   s o ur c e   t o   l o a i n   t h e   R F   s y s t e m [ 16] - [18].   T hi s   t e c hni que   i s   e s s e n t i a l l y   us e fo r   a nt e nna   a n d   s pe a ke de s i g n.   E s pe c i a l l y ,   i t   i s   a i m po rt a nt   f a c t o r   i n   a n t e nna   de s i g n   t o   m a xi m i z e   po w e r   e ff i c i e n c y   of   s y s t e m   by   r e duc i n g   po w e r   l o s s   i R F .     F i gu r e   s h o w s   a   s y s t e m   m o de l   o f   i m pe da n c e   m a t c h i n g .   A s   S h o w n   i F i g u r e   1(a ),   w h e s o ur c e   i m pe da n c e     a n d   l o a d   i m pe da n c e     w i t di f f e r e n t   p r o pe rt i e s ( )   a r e   c o nn e c t e d,   t h e   r e f l e c t i o n   v o l t a ge     i s   ge n e ra t e c o n t a c t   b o un da r y .   W h e n   t h e   r e f l e c t e vo l t a ge   ha ppe n s ,   t h e   po w e r   l o s s   of   t h e   s i g na l   o c c ur s ,   m o r e o ve r ,   t h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   o ve r a l l   s y s t e m   i s   l ow e r e d.   F o r   t hi s   c ri t i c a l   r e a s o n ,   t h e   i m pe da n c e   m a t c hi n g   n e t w o r i s   w i de l y   us e fo r   a ddi n g   b e t w e e n   t w o   i m pe da n c e s   l i ke   F i g u r e   1(b [18 ].   W h e n   i m pe da n c e s   m a t c pe r f e c t l y ,   t h e r e   i s   n o   po w e r   l o s s ,   s o   t h e   po w e r   o f   l o a i m pe dna c e   w i l l   b e   m a x i m i z e d.   I i m pe d n a c e   m a t c h i ng   s y s t e m ,   l o a d   i m pe da n c e   i s   = +    a n d   s o u r e   i m pe d a n c e   i s   = +  .   T h e   po w e r   o f   l o a i m pe d a n c e     i s   de f i n e a s ,     = 1 2 | | 2 ( + ) 2 + ( + ) 2   (1)     w h e r e     i s   s o u r c e   v o ul t a ge .   B a s e o t h e   (1 ),   t h e   l o a i m pe da n c e   i s   t h e   s a m e   s i z e   a s   t h e   s o ur c e   i m pe da n c e   a n d   t h e   o ppo s i t e   di r e c t i o n ,   t h e t h e   l o a i m pe da n c e   po w e r   w i l l   b e   t h e   m a x i m u m ,   t ha t   m e a n s   = [19].   T h us ,   t h e   m a xi m u m   po w e r   t ra n s f e t h e o r y   i s   s a t i s f i e w h e t h e   i m pe da n c e   i s   t h e   s a m e ,   a t   t ha t   t i m e   i m pe da n c e   i s   m a t c h e d.         (a )     (b )       F i gu r e   1 .   E f fe c t s   of   t h e   i m pe da n c e   m a t c h i n g   ( a r e f l e c t i o n   v o l t a ge ,   (b s y s t e m   m o de l       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   i nd e x   m odu l at i on   s c h e m e   w i t i m pe dan c e   m at c hi n g   ( H y e   Y e ong   L e e )   1205   3.   I M P ED A N C I N D EX   M O D U LA TI O N     3. 1 .       S ys t e m   M o d e l   In  t hi s   pa pe r,   w e   s ugge s t   t h e   i m pe da n c e   i nde m o dul a t i o n   t h a t   i s   i n s p i r i n g   by   t h e   p r i n c i p l e   o i m pe da n c e   m a t c h i n g ,   i o r de t o   i m p r o v e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y .   L e t   us   s uppo s e   t h a t   t h e   c ha nn e l   b e t w e e n   t h e   t r a n s m i t t e r   a n d   r e c e i ve r   i s   a   t ra n s m i s s i o l i n e   f o r   a ppl y i n g   i m pe da n c e   m a t c h i ng  t o   s y s t e m   m o de l .     F i gu r e   s h o w s   t h e   p r o po s e s y s t e m   m o de l .   E a c h   t ra n s m i t t e r   a n r e c e i v e r   h a s     i m pe da n c e s   ( 1 , 2 , , , { 1 , , } ) .   T hr o ug h   s w i t c h,   o n e   i m pe da n c e   i s   c o nn e c t e t o   t h e   R F   a n t e nna   i t h e   t r a n s m i t t e r .   O t h e   o t h e r   ha n d ,   a l l   i m pe da n c e   i s   c o nn e c t e t o   t h e   R F   a n t e nna   o t h e   r e c e i v e s i de .   T h e   b l o c k   di a g ra m   o f   t h e   i m pe da n c e   i nde m o dul a t i o i s   s h o w n   i F i gur e   3 .   F i r s t ,   w h e i n put   b i t s     c o m e   t o   s y s t e m ,     i t   di v i de d   t w o   gr o up  o f   b i t s   l i ke   i m pde d a n c e   i n de x   1 = 2   b i t s   a n d   c o n v e n t i o n a l   s y m bo l   m do ul a t i o n   2 = 2   b i t s   us i n b i t   s pl i t t e r.   M   i s   m o dul a t i o n   o r de r.   T h e   i m pe da n c e   i n de i s   s e l e c t e a c c o r di n t o   t h e   m a pp i n g   t a b l e .   T h e   s e l e c t e i m pe da n c e   c o nn e c t s   t o   a nt e nn a   u s i ng  s w i t c h,   w h i c h   m e a n s   o n e   i m pe d a n c e   i s   c h o s e   i n   t h e   t ra n s m i t t e r.   W e   a s s um e   t ha t   t h e   s pe e of   i m pe da nc e   s w i t c h i n i n   t ra n s m i t t e i s   n o t   a f f e c t   s i gn a l   t r a n s m i s s i o n.   W h e t h e   s i g na l   t ra n s m i t   t hr o ug t h e   c h a nn e l ,   t h e   r e c e i ve s i g n a l   go   t hr o ug h   a l l   o f   r e c e i ve r   i m pe da n c e   a nd  c h e c t h e   r e s ul t   t ha t   i m pe da n c e   m a t c h   o r   n o t .   D uri n i m pe d a n c e   m a t c hi n p r o c e s s ,   i m pe da n c e   i n de i s   de t e c t e d.   A n d   t h e n,   s y m bo l   c a b e   de m o dul a t e d.   W e   de s c r i b e   t h e   p a r t   o f   t h e   i m pe d a n c e   i nd e de t e c t i o i n   de t a i l   i n   t h e   n e xt   s e c t i o n.             F i gu r e   2 .   S y s t e m   m o de l           F i gu r e   3 .   B l o c di a g r a m   o f   t h e   i m pe da n c e   i nde m o dul a t i o n       T a b l e   r e p r e s e nt   t h e   m a ppi ng  t a b l e   o f   i m pe da n c e   i n de x.   T h e   m a pp i n g   t a b l e   s h o w s   i m pe da n c e   i n de a n d   s y m bo l   v a l ue   a c c o r di ng  t o   t h e   b i t s .   L e t   us   s uppo s e   t h e   c o n di t i o us i n g   f o ur  i m pe da n c e s   a n d   t h e   c o n v e n t i o n a l   m o dul a t i o n   s c h e m e   a s   B P S K .   I t h i s   c a s e ,   t h e   i n pe d a n c e   i n de b i t   i s   1 = 2 4 = 2 bi t s   a nd  s y m bo l   m o dul a t i o b i t   i s   2 = 2 2 = 1 bi t s ,   s o   t h e   t o t a l   i n c o m i n b i t s   i s   3 bi t s .   F o r   e xa m pl e ,     w h e n   i n c o m i ng  b i t s   a r e   ‘010’ ,   1   i s   f i r s t   t w o   b i t s   a s   ‘01’   t ha t   m e a n s   i m pe da n c e   i n de i s   b a s e o n   t h e   m a pp i n t a b l e ,   a n d   2   i s   l a s t   o n e   b i t   a s   ‘0’   t ha t   s a i s y m bo l   da t a   i s   - 1   i B P S K   s y s t e m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1203     1209   1206   T a b l e   1 .   T h e   M a ppi n g   T a b l e   i IIM ( = 4   w i t h   B P S K )   Bi t s   Im p e d a n c e   In d e x   S y m b o l s   1   2   00   0   1   - 1   00   1   1   +1   01   0   2   - 1   01   1   2   +1   10   0   3   - 1   10   1   3   +1   11   0   4   - 1   11   1   4   +1       3. 2 .       I m p e d an c e   I n d e x   D e t e c ti n g   A l go r i th m   F i gu r e   4   s h o w s   o ur   p r o po s e a l go r i t h m e   f o de t e c t i n g   i m p e da n c e   i nde x.   T h e   m a i i de a   o f   i n de de t e c t i n g   i s   t o   us e   m a x i m um   po w e r   t ra n s f e r   t h e o r e m   b a s e o t h e   i n f o rm a t i o o f   i m pe da n c e   m a t c o n o t .     In  t hi s   s e c t i o n,   w e   s h o w   h o w   t o   a ppl y   t h e   p r i n c i p l e   o f   t h e   i m p e da n c e   m a t c h   t o   t h e   i nde m o dul a t i o n   a n d   de t e c t   t o   i m pe d a n c e   i n de x.   In  t h e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o s y s t e m ,   t h e   ge n e r a l   r e c e i v e s i g n a l   i s   de f i n e d   a s ,     =  +   (2)     W h e r e     i s   c h a nn e l ,     i s   A dd i t i v e   W h i t e   G a us s i a n   N o i s e   (A W G N a n d     i s   t h e   po w e r   o f   t ra n s m i t t e r.   In  c a s e   o f   t h e   i m pe da n c e   m a t c hi n g ,   t h e   m a t c hi n g   r e s ul t   a f f e c t s   t o   l o a d   po w e r .   By   a ppl y i n g   i m pe da n c e   m a t c h   i n   t h e   p r o po s e s y s t e m ,   t h e   s o ur c e   i m pe da n c e     i s   m a t c h e t o   t h e   t ra n s m i t t e i m pe da n c e     a n t h e   l o a i m pe da n c e     w i l l   b e   t h e   r e c e i v e r   i m pe da n c e   A s   s h o w n   F i gu r e s   2   a n d   3 ,   w h e n   o n e   i m pe d a n c e   i n de i s   d e m o dul a t e i t h e   s y s t e m ,   o n e   s e l e c t e d   t r a n s m i t   i m pe da n c e   i s   c o m pa r e d   w i t a l l   o f   t h e   r e c e i ve r   i m pe da n c e s   by   us i n g   t h e   r e c e i v e s i gna l .   B a s e o ( 1 ) t h e   po w e r   o   r e c e i ve r   i m pe da n c e     i s   de s c r i b e a s     = 1 2 | | 2 ( + ) 2 , { 1 , , }   (3)     W h e r e     i s   t h e   t r a n s m i s s i o n   i m pe da n c e ,     i s     i m pe da n c e   o f   r e c e i v e r ,   a n d     i s   t h e   t ra n s m i t t e r   po w e r .   I t h i s   c a s e ,     a n d     a r e   v a r i a b l e   v a l ue   up   t o   t h e   r e c e i v e s i g n a l .   B a s e o ( 3 )   c a b e   o m i t t e a s   i t   do e s   n o t   c h a nge   i f   t h e   r e c e i v e r   i m pe da n c e   c h a nge s .   T o   us e   e a s i l y   t he   p r i n c i p l e   o f   i m pe da n c e   m a t c h ,   w e   de r i v e t h e   a t t e n u a t i o n   c o e ff i c i e n t   a nd  g a v e   t o   t h e   w e i ght   v a l ue   f o r   e a c r e s ul t   o f   t h e   i m pe da n c e   m a t c hi n g   p r o c e s s   i n   t h e   r e c e i v e r .   T h e r e f o r e ,   t h e   a t t e nua t i o n   c o e ff i c i e n t   o f   t h e   t r a n s m i s s i o n   i m pe da n c e   a n d   t h e   r e c e i v e r   i m p e da n c e   i s   de r i v e f r o m   ( 3 )   a n d   e xp r e s s e a s   f o l l ow s ,     = (   +   ) 2   (4)           F i gu r e   4 .   T h e   a l go ri t hm   o f   de t e c t i n i m pe da n c e   i n de x       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   i nd e x   m odu l at i on   s c h e m e   w i t i m pe dan c e   m at c hi n g   ( H y e   Y e ong   L e e )   1207   It   c a b e   c o n f i r m e d   t ha t   t h e   i m pe da n c e   o f   r e c e i ve r   po w e r   b e c o m e s   m a x i m u m   w h e t h e   t ra n s m i t t e a n d   r e c e i ve r   i m pe da n c e s   a r e   m a t c h e a c c o r di n g   t o   t h e   a t t e n u a t i o c o e ff i c i e n t .   T h e   r e c e i v e pow e r   v a l ue   i s   de t e r m i n e a c c o r di ng  t o   t h e   a t t e n ua t i o c o e ff i c i e n t ,   w h i c h   i s   e xp r e s s e by   m ul t i pl y i n t h e   r e c e i v e s i gn a l .   W h e n   o n e   i m pe da n c e   i nde i s   r e s t o r e d ,   c o m pa ri s o n   i s   m a de   by   t h e   num b e r   o f   i m pe da n c e   i t h e   r e c e i v e r .     In  o n e   p r o c e s s ,   t h e   r e c e i v e s i gna l   by   e xpl o i t i n t h e   a t t e n u a t i o n   c o e f f i c i e n t   c a b e   e xpr e s s e a s   ( 5 )     ̂ =   (5)     = a r g mi n  ̂ 2   (6)     In  e a c p r o c e s s ,   t h e   i nt e n s i t y   di f fe r e n c e   b e t w e e n   t h e   t ra n s m i t t e s i g na l   a n t h e   r e c e i v e s i gn a l   i s   c o m pa r e d.   If   t h e   di f f e r e n c e   h a s   t h e   m i n i m u m   v a l ue   a t   t h e   k t h   i m pe da n c e ,   t h e   i m pe da n c e   i nde b e c o m e s   k,   a n d   t h e   i n de x   c a n   b e   de t e c t e d.       4.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   In  t hi s   s e c t i o n ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e s c h e m e   i s   e v a l u a t e b y   s i m ul a t i o n .   W e   a s s um e t h a t   t h e   r e c e i v e r   k n o w s   t h e   c ha nn e l   s t a t e   i n f o r m a t i o n   (CS I pe r f e c t l y   i n   t h e   R a y l e i gh   f a di ng  c ha nn e l .     T o   e v a l ua t e   t h e   p r o po s e s c h e m e ,   M - a r y   p h a s e   s h i f t   ke y i n g   ( M - P S K i s   us e f o r   t h e   c o n v e n t i o n a l   m o dul a t i o n     s c h e m e   [18] ,   [19] .     In  F i gu r e   5,   w e   s h o w   t h e   c o m pa r i s o o f   t h e   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   of   t h e   p r o po s e s y s t e m   a n d   M - P S K .   T h e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   i s   t h e   a m o u n t   o f   i n f o r m a t i o n   t h a t   c a n   b e   t ra n s m i t t e o v e r   a   g i v e b a ndw i dt h   i a   c o m m uni c a t i o n   s y s t e m   [20].   T h e   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   i s   e xpr e s s e a s   f o l l ow s ,      = 2 + 2   (7)     W h e r e     i s   t h e   t o t a l   num b e o f   i m pe da n c e s ,     i s   t h e   m o dul a t i o o r de r .   T o   v e r i fy   t h e   pe r f o r m a n c e ,   w e   c o n s i de t w o   i m pe da n c e s ,   na m e IIM   ( = 2 ) ,   a n d   4   i m pe da n c e s ,   w h i c i s   IIM   ( = 4 )   w i t B P S K .   T m a t c s a m e   b pc u   (b i t   pe c h a nn e l   us e ),   t h e   c o n v e n t i o n a l   m o dul a t i o i s   us e Q P S K   f o r   2b pc a n d   8 - P S K   f o r   3b pc u.   W h e S N R   i s   18dB ,   b o t h   o f   t h e   IIM   ( = 2 )   w i t h   B P S K   a nd  t h e   c o n v e n t i a l   m o dul a t i o n   f o r   Q P S K   c a b e   r e a c h e d   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   of   2 /  .   A l s o ,   b o t o f   t h e   IIM   ( = 4 )   w i t B P S K   a n d   8 - P S K   c a be   r e a c h e t o   3 /  .   H ow e v e r ,   c o m pa ri n g   i l o w   S N R ,   t h e   s pe c t r a l   e ff i c i e n c y   of   t h e   p r o po s e s y s t e m   s h o w   b e t t e r   pe r f o r m a n c e   t h a t h e   c o n v e n t i o na l   m o dul a t i o n   t e c hni que s   Q P S K   a n d   8 - P S K   i t h e     s a m e   b pc u.           F i gu r e   5 .   S pe c t r a l   e f f i c i e n c y   w i t di f f e r e n t   v a l ue   o f         In  F i gu r e   6,   w e   pr e s e nt   B E R   o f   o ur   p r o po s e s y s t e m   a nd  t h e   c o n v e n t i o na l   m o dul a t i o n   s c h e m e   a c c o r di n t o   t h e   n u m b e r   o f   i m pe da n c e s .   T h e   pa ra m e t e i s   e q ua l   t o   t h e   f i g. e . g .   t h e   n u m b e r   o f   i m pe da n c e   a nd  t h e   m o dul a t i o n   o r de r .   A s   a   r e s ul t ,   W h e n   B E R   i s   10 2 ,   i t   i s   i m pr o v e by   a bo ut   0. 5dB   i n   c a s e   o f   = 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1203     1209   1208   a n d   a b o ut   1 dB   i c a s e   o f   = 4   c o m pa r e w i t c o n v e n t i o na l   m o dul a t i o B E R   o f   IIM   pe r f o r m a n c e   i m p r o v e d   c o m pa r e t o   M - P S K   m o dul a t i o n.   I n   a dd i t i o n,   c o m pa r e d   w i t di f f e r e n t   i m pe da n c e   num b e i IIM ,   w h e t h e   n u m b e r   o f   i m pe da n c e   i s   i n c r e a s e d,   B E R   pe r f o r m a n c e   de c r e a s e s   i n   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t .   E s pe c i a l l y ,   a t   l o w   S N R ,   B E R   i s   b e t t e r   i n   t h e   l e s s   n u m b e r   o f   i m pe da n c e ,   i . e . ,   t h e   p r o po s e t e c h ni que   i s   s t r o n   a ga i n s t   n o i s e .   F i gu r e   s h o w s   t h e   r e s ul t   o f   B E R   o f   t h e   p r o po s e m o d ul a t i o n   s c h e m e   a t   4b pc u.   T h e   c a s e   o f   IIM     ( = 4 )   w i t Q P S K   a r e   c o m pa r e d   w i t h   16P S K .   A t   t h e   B E R   i s   10 2 ,   t h e   v a l ue   o f   IIM   i s   1 7dB   a n d   16P S K   i s   po i n t e d   19dB ,   s o   t h e   pe r f o r m a n c e   i m p r o v e d.           F i gu r e   6 .   B E R   v s   S N R   of   IIM   a n d   M - PSK           F i gu r e   7 .   B E R   v s   S N R   of   IIM   a n d   M - P S K   i n   4b pc u       5.   C O N C LU S I O N   In  t h i s   p a pe r ,   w e   s ugge s t   a   n o v e l   m o dul a t i o s c h e m e   us i n g   i m pe da n c e   m a t c h i n g ,   c a l l e d   IIM ,     t o   ov e r c o m e   e xpl o s i ve   i n c r e a i n o f   da t a   t ra f f i c   i n   5G   a n b e y o n 5 G .   T h e   ke y   pr i n c i pl e   o f   t h e   p r o po s e s y s t e m   i s   t o   gi v e   i n di c e s   o f   t h e   r e s u l t   t ha t   i m pe da n c e   m a t c o m i s m a t c b e t w e e n   t r a n s i v e r .   T o   de t e c t   i m pe da n c e   i n de x,   w e   pr e s e n t   t h e   de t e c t i n g   a l go ri t hm   b y   de r i v i ng  t h e   m a xi m u m   po w e r   t r a n s f e t h e o r e m .   A c c o r di n g   t o   t h e   s i m ul a t i o r e s ul t ,   t h e   i m pe da n c e   i n de x   m o dul a t i o s c h e m e   i m p r o v e s   bo t t h e   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   a n d   B E R   c o m pa r e d   t o   t h e   t ra di t i o na l   m o dul a t i o s c h e m e .   F o t h e   f ut ur e ,   w e   a na l y z e   t h e   o pt i m a l   i m pe da n c e   v a l ue   f o r   o ur   p r o po s e s y s t e m .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   i nd e x   m odu l at i on   s c h e m e   w i t i m pe dan c e   m at c hi n g   ( H y e   Y e ong   L e e )   1209   A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   w o r w a s   s uppo rt e by   P r i o ri t y   R e s e a r c Ce n t e r s   P ro gr a m   t hr o ug t h e   N a t i o n a l   R e s e a r c h   F o un da t i o n   o f   K o r e a   (N R F f un de by   t h e   M i n i s t ry   of   E duc a t i o n,   S c i e n c e   a n d   T e c hn o l o g y   (2018R 1A 6A 1A 0302400 3).       R EF ER EN C ES     [ 1]   A g i w a l ,   M a m t a ,   A bhi s he R o y ,   a nd  N a v r a t i   S a xe n a .   " N e xt   g e ne r a t i o 5G   w i r e l e s s   ne t w o r ks :   A   c o m pr e he ns i v e   s ur v e y . "   I E E E   C om m un i c a t i ons   Su r v e y s   &   T ut or i al s   18 . 3   ( 2 016 ) :   1617 - 1655 .   [ 2]   C i s c o ,   V i s u a l   N e t w o r ki ng   I nde x.   " G l o ba l   M o bi l e   D a t a   T r a f f i c   F o r e c a s t   U p da t e ,   2015 202 0   W hi t e   P a pe r . "   D oc um e n t   ID 9589 5975 ( 20 16) .   [ 3]   W a ng ,   C h e ng - X i a ng ,   e t   a l .   " C e l l ul a r   a r c hi t e c t u r e   a nd   k e y   t e c hno l o g i e s   f o r   5G   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o ne t w o r k s ."   I E E E   C om m u ni c at i on s   M a gaz i ne   5 2. ( 201 4) :   122 - 130 .     [ 4]   V a T r e e s ,   H a r r y   L .   D e t e c t i o n,   e s t i m a t i on ,   and   m od ul a t i on   t he or y ,   par t   I :   de t e c t i on ,   e s t i m at i on ,   an l i ne ar   m odul at i on   t he or y .   J o hn  W i l e y   &   S o ns ,   20 04 .     [ 5]   X ue ho ng ,   S un ,   e t   a l .   " A   3 - D   P o l a r i z a t i o Q ua d r a t ur e   A m pl i t ud e   M o dul a t i o m e t ho a nd  c o ns t e l l a t i o n   m a ppi ng . "   C h i na   C om m un i c a t i on s   1 2. 10  ( 20 15) :   16 - 26 .     [ 6]   B a s a r ,   E r t ug r ul ,   e t   a l .   " I nde m o dul a t i o t e c hn i qu e s   f o r   n e x t - g e ne r a t i o w i r e l e s s   n e t w o r k s . "   I E E E   A c c e s s   5   ( 2 017 ) :   16693 - 16 746 .   [ 7]   B a s a r ,   E r t ug r ul .   " I nde m o dul a t i o t e c hni que s   f o r   5G   w i r e l e s s   ne t w o r ks . "   I E E E   C om m un i c at i on s   M agaz i ne   54 . 7   ( 201 6) :   168 - 175 .     [ 8]   M e s l e h,   R e a d,   e t   a l .   " S pa t i a l   m o dul a t i o n - a   n e w   l o w   c o m pl e xi t y   s pe c t r a l   e f f i c i e nc y   e nha nc i ng   t e c hni que . "   C om m un i c a t i on s   and   N e t w or k i n g   i n   C hi na ,   200 6.   C h i naC om ' 0 6.   F i r s t   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   o n I E E E ,   2006 .     [ 9]   A bu - A l hi g a ,   R a m i ,   a nd   H a r a l H a a s .   " S ubc a r r i e r - i nde m o dul a t i o O F D M . "   P e r s onal ,   I nd oor   and   M obi l e   R ad i o   C om m uni c at i on s ,   2 009   I E E E   2 0t I n t e r nat i on al   S y m pos i um   on .   I E E E ,   2009 .   [ 10]   D i   R e nz o ,   M a r c o ,   e t   a l .   " S p a t i a l   m o dul a t i o f o r   g e ne r a l i z e M I M O :   C ha l l e ng e s ,   o ppo r t un i t i e s ,   a nd   i m pl e m e n t a t i o n. "   P r oc e e di ngs   o f   t he   I E E E   102 . 1   ( 2014 ) :   56 - 103.   [ 11]   M e s l e h,   R a e d,   e t   a l .   " S pa t i a l   m o dul a t i o n. "   I E E E   T r a ns a c t i on s   on   V e hi c u l a r   T e c h no l ogy   5 7. 4   ( 200 8) :   2228 .     [ 12]   G a ne s a n ,   S u dha r s a n,   e t   a l .   " O t he   pe r f o r m a nc e   o f   s pa t i a l   m o dul a t i o O F D M . "   Si gna l s ,   S y s t e m s   and   C om p ut e r s ,   2006 .   A C SSC ' 06 .   F or t i e t A s i l om a r   C on f e r e nc e   on .   I E E E ,   ( 200 6) . 1 825 - 1829 .   [ 13]   H a s a n ,   R a w a a   J . ,   a nd   H i km a t   N .   A bdul l a h.   " C o m pa r a t i v e   s t u dy   o f   s e l e c t e d   s ubc a r r i e r   i nde x   m o dul a t i o n   O F D M   s c he m e s . "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m un i c a t i on   C om pu t i ng   E l e c t r o ni c s   a nd   C on t r o l )   1 7. 1   ( 201 9) .   [ 14]   X i a o ,   Y u e ,   e t   a l .   " O F D M   w i t h   i nt e r l e a v e d   s u bc a r r i e r - i n de x   m o dul a t i o n. "   I E E E   C om m un i c a t i ons   L e t t e r s   1 8. ( 201 4) :   1447 - 145 0.     [ 15]   S he n ,   S h a npu ,   a nd  R o s s   D .   M u r c h .   " I m pe da nc e   m a t c hi ng   f o r   c om pa c t   m ul t i pl e   a n t e n na   s y s t e m s   i n   r a ndo m   R F   f i e l d s . "   I E E E   T r an s ac t i ons   on   A n t e nnas   a nd  P r op aga t i on   64 . 2   ( 2 01 6) :   820 - 825 .     [ 16]   I .   A da m ,   M . N .   M .   Y a s i n ,   e t   a l .   R e c t i f i e r   f o r   R F   e n e r g y   ha r v e s t i ng   us i ng   s t ub  m a t c hi ng   I n done s i an   J ou r na l   of   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   a nd  C om pu t e r   S c i e nc e   13. ( 20 19) .   [ 17]   M o ha m m e L a h s a i ni ,   L a hbi Z e nko ua r ,   e t   a l .   M o de l i ng   o f   a   M i c r o w a v e   A m pl i f i e r   O pe r a t i ng   a r o und   11   G H z   f o r   R a da r   A ppl i c a t i o ns   I ndone s i an   J our na l   of   E l e c t r i c al   E n gi ne e r i ng   a nd   C om pu t e r   Sc i e nc e   8 . 5 ( 201 8) :     3496 - 350 3.   [ 18]   D e   M i ng o ,   J e s us ,   e t   a l .   " A R F   e l e c t r o ni c a l l y   c o nt r o l l e d   i m p e da nc e   t uni ng   ne t w o r k   de s i g a nd   i t s   a pp l i c a t i o n   t o   a n   a nt e nna   i npu t   i m pe da nc e   a u t o m a t i c   m a t c hi ng   s y s t e m . "   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  M i c r ow av e   T he or y   and   T e c hni que s   52 . 2   ( 2004 ) :   489 - 497 .     [ 19]   K i m ,   J a e s e o k .   A u t om a t e m a t c hi n c on t r o l   s y s t e m   u s i ng  l oa e s t i m a t i o a nd   m i c r ow av e   c ha r ac t e r i z a t i o n .   U n i v e r s i t y   o f   F l o r i da ,   2008 .     [ 20]   S ha r m a ,   V i ne e t ,   e t   a l .   " B E R   pe r f o r m a nc e   o f   O F D M - B P S K , - Q P S K , - Q A M   o v e r   A W G N   c ha nne l   u s i ng   f o r w a r d   E r r o c o r r e c t i ng   c o de . "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E ng i ne e r i ng   R e s e ar c h   an A pp l i c at i on s   ( I J E R A )   2. ( 20 12) :     1619 - 162 4.   [ 21]   R a o ,   K .   D e e r g ha .   C hanne l   c o di ng  t e c hn i que s   f or   w i r e l e s s   c om m un i c at i on s .   S p r i ng e r   I ndi a ,   201 5.     [ 22]   F o s c hi ni ,   G e r a r J . ,   e t   a l .   " S i m pl i f i e p r o c e s s i ng   f o r   h i g s pe c t r a l   e f f i c i e nc y   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o e m pl o y i ng  m ul t i - e l e m e n t   a r r a y s . "   I E E E   J our nal   o Se l e c t e a r e as   i n   c om m u ni c at i on s   17. 11   ( 1 999 ) :   1841 - 1852 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.