I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  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 .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 01 9 ,   pp .   1458 ~ 1465   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 3 . pp145 8 - 1465             1458       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   S i g n a l   m o d u l a t i o n   t e c h n i q u e s   i n   n o n - o r t h o g o n a l   w a v e f o r m   f o r   f u t u r e   w i r e l e ss  c o m m u n i c a t i o n   s y st e m       S i ti   R o s m an i z a  A R 1 ,  N o r u l h u s n a  A h m ad 2 ,  S h ar i fah   K am i l ah   S y e d   Y u s o f 3   1 , 3 S c hoo l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a   2 R a z a k  S c ho o l   o f   E ng i ne e r i ng   a n d  A dv a nc e d  T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a   1 F a kul t i   K e j u r ut e r a a n   E l e k t r o ni k  d a n   K e j ur ut e r a a n   K o m put e r ,   U n i v e r s i t i   T e k ni k a l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   M a l a y s i 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 d  J a n  20 ,   2 019   R e v i s e d  M a r  5,   201 9   A c c e pt e d  M a y   3,   201 9     I n  t he   f ut u r e   g e ne r a t i o n  o f   t he   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n  s y s t e m ,   t he   ut i l i z a t i o n   o f   ba ndw i dt h  ne e ds   t o   be   m a na g e d  e f f i c i e n t l y .   D ue   t o   t ha t ,   r e s e a r c h  o n  e nha nc i ng   t he   e f f i c i e nc y   o f   t he   ba ndw i d t h  ha s   r e c e n t l y   a t t r a c t e d  num e r o us   i nt e r e s t s   f o c us i ng   m o r e   o n  t he   n on - o r t ho go na l   w a v e f o r m   g e ne r a t i o n  a nd  de t e c t i o n.   E v e n  t ho ug h  no n - o r t ho go na l   w a v e f o r m   i s   p r o m i s i ng   a   h i g he r   e f f i c i e nc y ,   i t   i n t r o duc e s   i nt e r - c a r r i e r   i n t e r f e r e nc e   ( I C I )   a t   t h e   t r a ns m i t t e r   due   t o   t he   s ubc a r r i e r   o v e r l a p pi ng .   I n  t hi s   pa pe r ,   t he   s i g na l i ng   t e c hni q u e   f o r   no n - o r t ho go na l   w a v e f o r m   g e ne r a t i o n  a n d  d e t e c t i o n  i s   di s c us s e d.   T h i s   pa pe r   a l s o  pr o po s e d  t h e   us e   o f   a c c um ul a t o r   ( A C C )   t o   i m pr o v e   t he   s y s t e m   pe r f o r m a nc e   o f   t he   s i g na l   m o dul a t i o n  i n  t h e   no n - o r t ho g o na l   w a v e f o r m   f o r   t h e   n e xt   g e ne r a t i o n  o f   t he   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n  s y s t e m .   T he   r e s u l t   i s   r e pr e s e n t e d   i n  a n  E X t r i ns i c   I nf o r m a t i o n  T r a n s f e r   ( E X I T )   c ha r t   t o   s ho w   t he   e f f e c t s   of   a ddi ng   A C C   i n t o   t h e   no n - o r t ho g o na l   s y s t e m .   Ke y w or ds :   A c c um ul a t o r   B i t   e rr o r   ra t e   N o n - o r t h o go n a l   w a v e fo r m   S i g n a l   m o dul a t i o n   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  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 i t i   R o s m a ni z a   A b   R a s h i d ,     S c h o o l   of   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   F a c ul t y   of   E n gi n e e ri n g ,     U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M a l a y s i a ,   81310  U T M   J o h o r   B a hru,   J o h o r,   M a l a y s i a .   E m a i l :   s i t i r o s m a n i z a @ u t e m . e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   f i f t h   ge n e ra t i o n   (5G )   m o b i l e   c o m m uni c a t i o n   s y s t e m   w a s   f i r s t   r e l e a s e d  o n   p a pe r   i n  2014  a n d  i s   e xpe c t e d  t o   b e   e n t i r e l y   de pl oy e d   i n   t h e   y e a r   20 20   [1] .   T h e   n e w   n e t w o r k  s y s t e m   pr o m i s e s   t o   pr o v i de   us e r s   w i t h   a   s upe r   h i g h - s pe e d  n e t w o r k,   hi g h e r   r e l i a b i l i t y   a n d  l ow e r   l a t e n c y   c o m pa r e d  t o   t h e   c urr e n t   e n g a ge d  s y s t e m .   5G   i s   t h e   f ut u r e   t e c hn o l o g y   t h a t   r e qui r e s   c o nn e c t i o n s   o f   e v e r y t h i ng  w h i c h   i s   s o - c a l l e d  a s   M a c hi n e - to - M a c hi n e   (M 2M )  c o m m uni c a t i o n s .   D ue   t o   t ha t ,   5G   w i l l   n e c e s s i t a t e   a n   i nn o v a t i o n   i n   t e c hn o l o g y   e s pe c i a l l y   i n   t h e   w i r e l e s s   t r a n s m i s s i o n   a nd  n e t w o r k  s y s t e m   w h e r e   a n   a dv a n c e d  i n   t h e   c urr e nt   t e c hn o l o g y   s uc h   a s   m ul t i p l e   a c c e s s ,   m ul t i - a nt e nn a ,   e n c o di n g  m o dul a t i o n ,   a nd  e v e n   a   n e w   w a v e fo r m   de s i g n   s h o ul d  b e   de l i be r a t e d .    T h i s   n e w   r e qui r e m e n t   i s   c o n s i de r e d   a s   a   s i g n i f i c a n t   i s s ue   i n   b ui l di n g  f ut u r e   n e t w o r ks   w i t h   t h e   i n c r e a s e   i n   IP   t r a f f i c   a l o n g  w i t h   t h e   r i s e   o f  us e r - o r i e n t e d  m o b i l e   m ul t i m e di a   a ppl i c a t i o n s .   Co n s e que n t l y ,   t h e r e   w i l l   b e   a n   i n c r e a s i ng  de m a n d  f o r   e ff i c i e n t   s pe c t ra l   a nd  e n e r gy ,   gr e a t e r  n e t w o r k  c a pa c i t y   a n d  hi g h e r   d a t a   r a t e s   r e qui r e d   a l o n g   w i t h  t h e   i n c r e m e nt .     O n e   m a j o r   i m p r o v e m e n t   t ha t   n e e ds   t o   b e   c o n s i de r e d   i s   t o w a r ds   t h e   w a v e fo r m   t e c hn o l o g y   t h a t   c a n   b e t t e r   s uppo r t   t h e   5G   de m a n d   a nd  m e e t   t h e   a pp l i c a t i o n  s c e na r i o s   o f   a b un da n t   c o nn e c t i o n   i n s t e a d  o f   m o b i l e   b r o a db a n d  c o nn e c t i o n   o nl y   [2] .   T h e   w a v e fo r m   a l s o   n e e ds   t o   ha v e   t h e   go o d   s c a l a b i l i t y   t o  c a t e r   t h e   c o n t i n uo us   e m e r ge n c e   of   n e w   t e c hn o l o gi e s   a n d  s e r v i c e s   a n d  t o   be   c o m pa t i b l e   w i t h   o t h e r   t e c hni c a l   i de a s   s uc h   a s   m o dul a t i o n  e n c o di n g  m ul t i p l e   a c c e s s   t e c h n o l o gi e s ,   t h e   us e   of   a   l a rge - s c a l e   a n t e nna   a n d  t h e   h uge   c o nn e c t i o n  of   m ul t i p l e   de v i c e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Si gna l   m od ul a t i on   t e c hni qu e s   i n   non - or t hogon al   w av e f or m   f or   f u t ur e …   ( Si t i   R os m an i z a  A R )   1459   Cu rr e nt   w a v e fo r m   t e c hn o l o g y   o f   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   s y s t e m   i n  4G   i s   us i n g  O rt h o go n a l   F r e que n c y   D i v i s i o n   M ul t i pl e x i n g  (O F D M )  t e c hni que   b e c a us e   of   i t s   r o b us t n e s s   a ga i n s t   t h e   m ul t i p a t h   c h a nn e l .   H ow e ve r ,   r e c e n t   de v e l o pm e n t   i n  t h e   f ut u r e   n e t w o r k  r e qui r e s   l e s s   pow e r   c o n s um pt i o n   t h a t   m a ke s   t h e   o r t h o go n a l i t y   of   t h e   O F D M   i s   r e s t ri c t e d   due   t o   i t s   s y n c hr o ni z a t i o n   p r o c e s s   t h a t   c o n s um e s   m uc h   po w e r   [3] .  O F D M   a l s o   pr o duc e s   h i g h   s pe c t ra l   l e a k a ge   a n d  a   h i g h   pe a k   t o   a ve r a ge   pow e r   r a t i o   (P A P R )   t ha t   m a y   a ff e c t   t h e   h i g h - po w e r   a m p l i f i e r  e ff i c i e n c y .   F urt h e rm o r e ,   O F D M   w a v e fo r m   s uf fe r s   f r o m   a   hi g h   l e v e l   of   o ut - of - b a n d  (O O B )  e m i s s i o n s   w h e r e   i t   l e a ds   t o   h i g h e r   i n t e r f e r e n c e   b e t w e e n   a dj a c e n t   c h a nn e l s   i n   t h e   n e t w o r k  [4] .   A n o t h e r  i m po rt a nt   f i n di n g  w a s   t h a t   t h e   O F D M   s y s t e m   c o n s um e s   hi g h   b a ndw i dt h   w h e n   t ra n s m i t t i ng  a t   t h e   hi g h e r     b i t   r a t e   [5] .   D ue   t o   t h e   l i m i t a t i o n   m e nt i o n e d,   n e w   s i gn a l i ng  t e c hni qu e s   t h a t   c a n   ge n e ra t e   a   m o r e   f l e xi b l e   w a ve fo r m   f o r   a   c o n v e n i e n c e   f ut ur e   m u l t i s e r v i c e   of   a   c o m m uni c a t i o n   s y s t e m   i s   a ppa r e nt l y   n e e de d.     In   c o n j u n c t i o n   w i t h   t h e   n e c e s s i t y ,   t h e   t e c hn i que   o f   n o n - o rt h o go n a l   s i g na l i n g  i s   a c t i v e l y   s t udi e d   by   m a n y   r e s e a r c h e r s .   M o s t   o f   t h e   r e c e n t   r e s e a r c h  a g r e e d  t h a t   t h e   n o n - o r t h o go na l   f o r   m u l t i c a rri e r   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m   c o ul d  i m pr o v e   t h e   de f i c i e n c y   i n   t h e   O F D M   s y s t e m   w h e r e   t h e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   of   t h e   s y s t e m   c a n   b e   i m p r o v e d   w i t h i n  t h e   s a m e   b o un d a r y   of   b a n dw i dt h   [6] .   T h e   n o n - o rt h o go n a l   c o n c e pt   f o r   t h e   m ul t i c a rri e r   s y s t e m   i s   i nt r o duc e d  by   m a s s i v e l y   ov e r l a ppi ng  t h e   s ub c a rri e r   w i t h   v i o l a t i o n   t o w a r ds   o r t h o go na l i t y   r ul e s .     T h e   n o n - o rt h o go n a l   t e c hni que   i s   b e l i e ve d  t o   pr o v i de   o pt i m a l   us e   of   a v a i l a b l e   b a n dw i dt h .   T h e   n o n - o rt h o go n a l   a pp r o a c h   o f fe r s   a n   a dv a n t a ge   o ve r   t h e   o r t h o go na l   o n e s   in   s p e c t r a l   po w e r   e ff i c i e n c y .   Be s i de s ,   by   ov e r l a pp i n g   t h e   s ub c a r ri e r   i n   t h e   n o n - o rt h o go n a l   w a ve fo r m ,   i t   c a n   p r o v i de   a   h i g h e r   c a p a c i t y   c o m pa r e s   t o   t h e   o r t h o go na l   w i t h i n   t h e   s a m e   b a n dw i dt h  p r e s e r v e d.   T h i s   p a pe r   p r e s e nt s   t h e   a v a i l a b l e   n o n - o r t h o go na l   s i g n a l i ng  t e c hn i q ue s   t ha t   a r e   c urr e n t l y   be i n g   s t udi e d  by   m a n y   r e s e a r c h e r s   t o   f i n d   t h e   b e s t   s ui t a b l e   w a v e fo r m   w h i c h   c a n  b e   i m pl e m e n t e d   i n   t h e   n e xt   ge n e ra t i o n   o f   t h e   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   s y s t e m .   T h e   r e s t   o f   t h e   pa pe r   i s   o r ga ni z e d   a s   f o l l ow s .   S e c t i o n   2   r e v i e w s   t h e   b a s i c   c o n c e pt   o f   o r t h o go n a l   a n d   n o n - o r t h o go na l   s i g n a l i ng  t e c hni que .   I n   S e c t i o n   3  w e   gi ve   i n s i g ht s   i n t o   t h e   pr o po s e d  e n ha n c e m e n t   o n   t h e   de t e c t i o n   s y s t e m   w h i l e   S e c t i o n   4  i s   o n   t h e   r e s ul t s   a n d  a na l y s i s   di s c us s i o n .   F i na l l y ,   S e c t i o n   5   s u m m a r i z e s   a nd  c o n c l ude s   t h i s   s u r v e y .       2.   O R TH O G O N A L   A N D   N O N - O R T H O G O N A L  WA V EF O R M   T h e   o r t h o go n a l   w a v e f o r m   i s   b e i n g  a do pt e d   i n   t h e   c urre n t   4G   L o n g  T e r m   E v o l ut i o n   (L T E )   c o m m uni c a t i o n   f o r   t h e   m u l t i c a rri e r   t r a n s m i s s i o n  s y s t e m .   T h e   w a v e fo r m   s y s t e m   pr e v i o us l y   us e d  i n   m a n y   o t h e r  s y s t e m s   a l s o   s uc h   a s   W i r e l e s s   L oc a l   A r e a   N e t w o r k  (W L A N ),   W o r l dw i de   I n t e r o pe r a b i l i t y   fo r   M i c r o w a ve   A c c e s s   (W i M A X )  a n d  o t h e r   b r o a dc a s t i ng  t e c hn o l o gi e s   s uc h   a s   D i gi t a l   V i de o   B r o a dc a s t i n g   (D V B )  a n d  D i gi t a l   A u di o   B r o a dc a s t i n g  (D A B )  [7] .   S o - c a l l e d  a s   O F D M ,   i t   i s   a   f o r m   o f   t r a n s m i s s i o n   t ha t   us e s   a   l a rge   n u m b e r   o f   o r t h o go n a l   c a rri e r s   s o   t h a t   t h e   s ub c a rr i e rs   w i l l   n o t   i n t e r f e r e   w i t h   e a c h   o t h e r.   T ha t   m a ke s   O F D M   a   c h o s e n   m o dul a t i o n   t e c hni que   a s   i t   i s   r e s i l i e nt   t o   t h e   i n t e r f e r e n c e   e s pe c i a l l y   i n   t h e   m ul t i p a t h  c ha nn e l .   In   t h e   OFDM   s y s t e m ,   e a c h   s y m bo l   i s   t r a n s m i t t e d   w i t h   a   r e c t a n gu l a r   pul s e   o f  l e n gt h   T   a n d  f r e que n c y   s e p a ra t i o n ,   ∆f   f o r   e a c h   s ub c a rri e r   i s   e qua l   t o   1  t o   e n s ur e   t ha t   t h e   s y m bo l s   c a n   b e   r e c ov e r e d   w i t h o ut   a n y   di s t o rt i o n.   T h e r e f o r e ,   t h e   O F D M   s i g n a l   i s   r e p r e s e nt e d   a s .     ( ) = 1 √ ∑ ∑ , ( ) e x p ⁡ ( 2  ∆ ( −  ) ) − 1 = 0 ∞ = 0   (1)     w h e r e   , ( ) ⁡ r e p r e s e nt s   t h e   c o n t i n uo us   s i g n a l   o f   t h e   - t h   s ub c a rri e r   i n   - t h   OFDM  s y m bo l   pe r i o d,   ⁡ i s   t h e   n u m b e r   o f   s ub c a rr i e r s   a n d  ∆ =1 .     2. 1 .       N o n - o r th o g o n al   S i gn al   G e n e r at i o n   A   n o n - o r t h o go n a l   s i g na l   i s   i n t r o duc e d   due   t o   t h e   i n c o m pa t i b i l i t y   of   t h e   o r t h o go n a l   s i g n a l i n g  s y s t e m   t o   a da pt   t o   t h e   e xc e s s i v e   us e   of   m ob i l e   de v i c e s   fo r   a   f ut u r e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n  s y s t e m .   T h e   us e   o f   n o n - o r t h o go n a l   i s   p r o po s e d   f o r   f ut ur e   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n  due   t o   i t s   a b i l i t y   t o   i n c r e a s e   t h e   c a pa c i t y   a n d  b a n dw i dt h   e f f i c i e n c y   v i a   m a s s i v e   ov e r l a ppi ng  o f   t h e   s ub c a rri e r.   T h e   di f f e r e n c e   o f   o r t h o go n a l   a n d   n o n - o r t h o go n a l   i s   de pe n de d   o n   t h e   r e l a t i o n s hi p  o f   f r e que n c y   s e pa ra t i o n ,   ∆ f   o f   t h e   s y s t e m   w i t h   l e n g t h ,   T   w h e r e   t h e   o r t h o go n a l i t y   i s   v i o l a t e d   w h e n  T ∆ f≠ 1= α.   S o m e   r e s e a r c h e r s   ha d   p r o po s e d  a   v a r i e t y   of   n e w   m ul t i c a rri e r   t e c hn o l o g y   t ha t   p r a c t i c e s   t h e   n o n - o r t h o go n a l   c o n c e pt .   T h e   s i g na l   ge n e ra t i o n   a n d   de t e c t i o n   o f   t h o s e   n o n - o rt h o go n a l   s i g na l i n g   m a i nl y   i n v o l ve d   t hr e e   di ff e r e n t   t e c hni que   w h i c h   i s   b a s i c a l ly   o n   t h e   (i )  f i l t e r - b a n k  b a s e d,   (i i )  l i n e a r   m o dul a t i o n   b a s e d  a n d  (i i i )   F o ur i e r  T ra n s f o r m   (F T )   b a s e d .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019  :     14 58   -   14 65   1460   2. 1 . 1    F i l t e r - B an k   T e c h n i q u e   T h e   s i gna l   p r o c e s s   i n   t h e   f i l t e r   b a nk  t e c hn i que   i s   c o m pl e t e d   by   us i n g  a n   a rra y   o f  f i l t e r   t ha t   s e pa r a t e s   t h e   i nput   s i g na l   i nt o   m ul t i pl e   c o m po n e nt s   w h e r e   e a c h   o f  t he   o r i gi na l   s i g n a l s   w i l l   c a rr y   t h e   s i ngl e   f r e que n c y   s ub - b a n d .   A c c o r di n g  t o   [8] ,  t h e   us e   o f   a   f i l t e r   b a n k  t e c hni q ue   i s   a n   a l t e rna t i v e   t ra n s m i s s i o n   m e t h o d  t h a t   c a n  h e l p   i n  a v o i di n g  t h e   e m b a r ki ng  a n d  e m e r g i n g  n o i s e   us i ng  hi gh - qua l i t y   f i l t e r s .   T h i s   f i l t e r  b a n k  t e c hn i que   c a n   b e   c a t e go r i z e d  i n t o   t w o  t y pe s   o f  f i l t e ri n g  t e c hni que   w h i c h   i s   o n   a   s ub c a rri e r   b a s i s   fo r   e . g. :   G e n e ra l i z e d  F r e que n c y   D i v i s i o n   M ul t i p l e xi n g  (G F D M )  a nd  F i l t e r   B a n k   M ul t i c a rri e r   (F B M C)  a n d  o n   a   s ub - b a n d  b a s i s ,     fo r   e . g. :   U n i v e r s a l   F i l t e r   M ul t i c a rri e r   (U F M C)  a n d  R e s o u r c e - B l o c k  F i l t e r e d  O F D M   (R B - F - O F D M )   [9] .  GFDM  i s   c l a i m e d   can   e nha n c e   t h e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   w i t h   t h e   us e   of   tail   b i t i n g  t e c hn i que   t o   r e duc e   t h e   l e n g t h   o f   t h e   t r a n s m i t t e d   s y m bo l   c o m pa r e d  t o   us i ng  t h e   c o n v e n t i o n a l   c y c l i c   pr e f i x  (CP )   [10] .   T h e   i n p ut   s i g n a l   i s   c o n s i s t i n g   o f     i n de pe n de nt   s ub c a rri e r   a n d  ⁡ num b e r   o f   s ub   s y m bo l s   a s   , .   T h e n,   t h e   s ub c a rri e r   i s   f i l t e r e d  i n d i v i dua l l y   by   us i n g  a   p r o t o t y pe   f i l t e r ,   G   (i . e . :   p ul s e   s h a p i n g ,   c i r c ul a r   s h i f t e d  e t c . )  t o   ge n e ra t e   a   n o n - o r t h o go n a l   s i g na l   [ ]   a s .     [ ] = ∑ ∑ , [ ] , − 1 = 0 − 1 = 0   (2)     w h e r e   ,   i s   t h e   t ra n s m i t   f i l t e r  w i t h ,      , [ ] = [ ( −  ) m o d ⁡ ] e x p ( − 2 )   (3)     w i t h   n  i s   t h e   t i m e   s a m pl e   i n de x  w h e r e   m o dul o   o pe r a t i o n s   c a us e   s h i f t i n g  o pe ra t i o n   i n   f r e que n c y     c o m pl e x  e xpo n e n t i a l .   In   F B M C,   t h e   s ub c a rri e r s   a r e   f i l t e r e d   t hr o ug h   a n   a rra y   of   f i l t e r s ,   b ut   i t   c a n   t ra n s m i t   a t   a   hi g h e r   b i t   ra t e   a nd  m o r e   e ff i c i e n t   t ha n   O F D M   b e c a us e   n o   CP   a dde d  t o   t h e   s y s t e m   [11] .   T h e   F B M C  s y s t e m   ge n e ra t e s   s i g n a l   w i t h   t h e   pa r a l l e l   t ra n s m i t   f i l t e r   k n o w n   a s   S y n t h e s i s   F i l t e r   B a n k  (S F B )  [12] .   T h e   f i r s t   b l oc k  i n   O Q A M   pr e - p r o c e s s i n g  i s   t h e   c o m pl e x - to - r e a l   c o n v e r s i o n   b l o c k  t h a t   s e pa ra t e s   t h e   i m a gi na r y   a n d  r e a l   p a r t s   o f   t h e   c o m pl e x  s y m bo l s ,   , = [ 0 , , 1 , , … − 1 , ⁡ ]   t o   f o r m   a   n e w   s y m bo l s   o f   , = [ 0 , , 1 , , … − 1 , ⁡ ] .    T h e   s y m b o l   i s   m ul t i p l i e d  w i t h  a   s e que n c e   o f   , = [ 0 , , 1 , , … − 1 , ⁡ ]   w h e r e   , = e x p ( ( + ) 2 ) .  T h e   s i gna l   i s   t h e n   f o r w a r de d  t o   S F B  w h e r e   t h e   up - s a m p l i n g  pr o c e s s   i s   do n e   b e fo r e   f i l t e ri n g  w i t h   t h e   s e l e c t e d   pr o t o t y p e   f i l t e r.   L a t e r,   a l l   t h e   s ub - s i g n a l s   a r e   s um m e d  a l t o ge t h e r   t o   c r e a t e   t h e   o ut put   o f   t h e   s i g n a l   ge n e ra t i o n   i n   t h e   F B M C  t ra n s m i s s i o n  s y s t e m   a s   i n  (3)   i n s t e a d  t h a t   t h e   b a s i s   pu l s e ⁡ , ( )   i s   d e f i n e   a s   [13 ] .     , ( ) = ( −  ) 2 ( −  ) 2 ( + )   (4)     w h e r e   ( )   i s   t h e   p r o pt o t y p e   f i l t e r.   M e a n w hi l e ,   U F M C  a n d  R B - F - O F D M   us e   t h e   c o n c e pt   of   s ub - b a n d  f i l t e r i ng  w h e r e   t h e   s i gna l   i s   f i l t e r e d   o ve r   t h e   e n t i r e   b a n d .   T h e   i de a   o f   gr o upi n g  t h e   s ub c a rri e r s   p r o v i de s   a n   a dv a n t a ge   t o   t h e   U F M C  w h e r e   i t   c a n  r e duc e   t h e   f i l t e r   l e n g t h  c o m pa r e d  t o   t h e   F B M C  [14] .   In   U F M C,   t h e   s ub c a rr i e r s   w e r e   di v i de d   i n t o   s ub - b a n ds   w h e r e   e a c h   s u b - b a n d  ha d  a   f i xe d  n um b e r   o f  s ub c a r ri e r s   a nd   w a s   f i l t e r e d   by   a   f i l t e r  l e n g t h  o f   .   A t   t h e   c ha nn e l ,   t h e   r e s po n s e   f r o m   a l l   t h e   f i l t e r   i s   b e i n g  s um m e d  up  f o r   t h e   t ra n s m i s s i o n.   T h e   s i g n a l   ge n e r a t i o n   f o r   t he   U F M C  s y s t e m   i s   s h o w n   a s :     [ ] = ∑ ∑ ( ) ⁡ 2  ∆  ( − ) − 1 = 0 ⁡ ⁡ = 1   (5)     w h e r e   ( )   i s   t h e   d a t a   v e c t o r   of   t h e   i - t h  us e r   i n  t h e   k - t h  s ub - b a n d,     is   t h e   f i l t e r   f u n c t i o n  a n d   ∆ = 1 ⁄   i s   t h e   s ub c a rri e r  s pa c i n g .     2. 1 . 2    Li n e a r   M o d u l ati o n   Te c h n i q u e   F T N   i s   fo c us e d   o n   t h e   pr o v i s i o n   o f  t h e   n e xt - ge n e ra t i o n   w i r e l e s s   s y s t e m   b e c a us e   of   i t s   e ff e c t i v e n e s s   i n   i m p r o v i n g  s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   w i t h   i t s   f a s t e r   s a m pl i ng  p r o c e s s   c o m pa r e d  t o   t h e   N y qui s t   r a t e   [15] ,   [16] .  F T N   i s   a b l e   t o   t r a n s m i t   3 0 - 100 %  m o r e   da t a   i n  t h e   s a m e   b a ndw i dt h  w i t h i n  t h e   s a m e   t ra n s m i t   po w e r   a n d  e rr o r  ra t e   c o m pa r e d  t o   t h e   c urr e nt   m e t h o d  [17] .   G e n e r a l l y ,   a   t r a ns m i t t e d  F T N   s i g na l   o v e r   t h e   c ha nn e l   i s   m e r e l y   a  l i n e a r  m o dul a t i o n  f o r m   t h a t   c a n  b e   r e p r e s e nt e d   a s .     ( ) = ∑ ( − ) − 1 = 0   (6)     w h e r e     i s   t h e   da t a   s y m b o l s ,   P ( t )   i s   t h e   b a s e b a n d  pul s e   a nd  ρ   i s   r a n ge   f r o m   0  t o   1,   w h e r e   ρ = 1   i s   p r o duc i n g   a n   o r t h o go n a l   w a v e fo r m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Si gna l   m od ul a t i on   t e c hni qu e s   i n   non - or t hogon al   w av e f or m   f or   f u t ur e …   ( Si t i   R os m an i z a  A R )   1461   2. 1 . 3    F ou r i e r   T r an s fo r m   Te c h n i q u e   F o ur i e r  T ra n s f o r m   (F T )   i s   t h e   m a i n   t e c hn i q ue   i n v o l ve d  i n   t h e   O F D M   s y s t e m   w h e r e   i t   a pp l i e s   t h e   c o n c e pt   of   In v e r s e   D i s c r e t e   F o ur i e r   T r a n s f o r m / D i s c r e t e   F ouri e r  T ra n s f o r m   (ID F T / D F T ).   T hi s   t e c hni que   i s   us e d   due   t o   i t s   e a s y   s i gn a l   c o n v e r s i o n   f r o m   t h e   f r e que n c y   d o m a i n   t o   t h e   t i m e   do m a i n.   F o r   t h e   c o n c e pt   o f   t h e   n o n - o r t h o go na l   w a v e fo r m ,   t h e   t e c hni que   i n  O F D M   i s   m a i nt a i n e d,   b ut   t h e   o rt h o go n a l i t y   i s   v i o l a t e d   s o   t h a t   i t   c a n  i m p r o v e   m o r e   o n   t h e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   w i t hi n   t h e   p r e s e r v e d  b a ndw i dt h .     T h e   n o n - o rt h o go n a l   i n   t h e   FDM   s y s t e m   t ha t   i m p l e m e nt s   ID T / D F T   w e r e   i n t r o duc e d  by   H a m a m u ra   a n d  T a c h i k a w a   (2004 )  w i t h   i t s   m ul t i c a rr i e r   t r a n s m i s s i o n   na m e   a s   H C - M CM   [18] .   T h e   i de a   l a t e r   b e i n g   e xt e n de d  w i t h   t h e   t e c hn i que   c a l l e d  S pe c t ra l   E f f i c i e n c y   F r e que n c y   D i v i s i o n   M ul t i pl e xi ng  (S E F D M )  [19]   w h e r e   t h e   s i g n a l   ge n e ra t i o n   p r o c e s s   i s   a ppl i e d  us i n g  a   f i l t e r   b a nk  t e c hni que   [20] .   H ow e v e r ,   t h e   s y s t e m   i s   i m p r o v e d   by   a ppl y i n g  ID F T   s o   t h a t   a   s y s t e m   de v e l o pe d   w i l l   l e a d  t o   be t t e r   pe r f o r m a n c e   w i t h   a   l o w e r   c o m put a t i o n a l   c o m pl e xi t y   [21] .   I n   O v e r l a ppe d  F D M   (O v F D M )  o r   N o n - O r t h o go na l   F D M   (N O F D M ),   t h e   s ub c a r ri e r s   a r e   o ve r l a ppe d,   a nd   t h i s   m a de   t h e   e f fe c t i ve   b a ndw i dt h   o f   t h e   s ubc a rr i e r s   b e c o m e   l a r ge r   t ha n   t h e   f r e que n c y   c o h e r e n t   b a n dw i dt h   [2 2] .   T h us ,   i t   w i l l   h e l p  i n  e nha n c i n g  t h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   f o r   t h e   n o n - o r t h o go n a l   s y s t e m .   T h e   n e xt   f o l l ow i n g  s e c t i o n   w i l l   e xpl a i n   m o r e   o n   t h e   s i gna l   de t e c t i o n   t ha t   i s   p r o po s e d   a s   a   po t e n t i a l   t e c hni que   i n  de t e c t i n g   a n d   de c o di n g   t h e   s i g na l   r e c e i v e d  a t   t h e   r e c e i ve r     2. 2 .       N o n - O r th o go n al   S i gn al   D e te c ti o n   S i g n a l   de t e c t i o n   f o r   n o n - o r t h o go na l   s y s t e m   i n v o l ve s   t he   pr o c e s s   of   d e c o de d,   de t e c t i o n   a nd  e qua l i z a t i o n.   M o s t   o f  t h e   s y s t e m   m e n t i o n e d  i n   S e c t i o n   I II  u s e   t h e   s a m e   de t e c t i o n   a nd  e qua l i z a t i o n   m e t h o d.   T h e r e   a r e   f e w   t y p e s   of   e qua l i z a t i o n   s uc h   a s   l i n e a r   e qua l i z e r,   de c i s i o n   f e e d b a c k  e qua l i z e r,   a n d   a n   a da pt i v e   e qua l i z e r.   T h e   e qua l i z e r   f un c t i o n s   t o   r e v e r s e   t h e   di s t o r t i o n   o c c ur s   w h e n   a   s i g na l   i s   t ra n s m i t t e d   w i t h i n   a   c h a nn e l .   A   l i n e a r   e qua l i z e r   s uc h   a s   Z e r o   F o r c i n g  (Z F )  a nd  M i n i m um   M e a n   S qua r e   E rr o r   (M M S E )  p r o c e s s   t h e   i n c o m i ng  s i g n a l   us i n g  a   l i n e a r   f i l t e r .   Z F   t e c hn i q ue s   fo r c e   t h e   i n t e r f e r e n c e   t o   be   z e r o   w h i l e   M M S E   m i ni m i z e s   t h e   t o t a l   po w e r   of   i n t e r f e r e n c e   by   m e a s ur i n g  t h e   o ut put   b e t w e e n   t h e   e qua l i z e r   a nd  t h e   t ra n s m i t t e d  s y m bo l .   H ow e v e r ,   t h e   us e   of  Z F   a t   t h e   s a m e   t i m e   i n c r e a s e   t he   n o i s e   w h i l e   M M S E   o n l y   r e duc e   t h e   t o t a l   po w e r   of   t h e   n o i s e .   T h e r e f o r e ,   M M S E   a nd  Z F   m a y   c o n t r i b ut e   t o   t h e   h i g h e r   n o i s e   i n c r e m e nt   due   t o   t h e   ICI  o c c urr e n c e   i n  t h e   n o n - o r t h o go n a l   s y s t e m   [23] .   H ow e ve r ,   due   t o   t h e   m a s s i v e   ove r l a p pi n g  c r e a t e d  i n   t h e   n o n - o r t h o go n a l   s y s t e m ,   t h i s   c r e a t e s   a   s e v e r e   i n t e r f e r e n c e   a n d   h i g h e r  n o i s e   e nha n c e m e n t   w h i c h   r e qu i r e s   a   s upe ri o r   de t e c t i o n   s y s t e m   [5] .  T h e   us e   o f   l i n e a r  e qua l i z a t i o n  i s   n o   l o n ge r   a ppl i c a b l e ,   a nd   s ugge s t i o n s   o n  t h e   t u r b o   e qua l i z a t i o n   t o ge t h e r   w i t h  t h e   h y b r i d  t e c hn i q ue   ha d  ri s e n   a s   a   po t e n t i a l   de t e c t o r   w h e r e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   t u r b o   e qua l i z a t i o n   i s   g ra du a l l y   i m p r o v e d  by   t h e   i t e ra t i v e   c o n c e pt .   T u r b o   e qua l i z a t i o n   i s   b a s e d   o n   t h e   M a x i m u m - a - P o s t e r i o ri   (M A P )  o r  V i t e r b i   a l go ri t hm   (V A )  a n d  B a hl - Co c ke - J e l i n e k - R a v i v   ( B CJ R )  a l go r i t hm .   H ow e v e r ,   t h e   c o m put a t i o na l   c o m pl e xi t y   of   M A P   pri n c i pl e s   i n c r e a s e s   w i t h   t h e   i n c r e a s e d  m e m o r y   l e n gt h  a nd  i n  l a r ge r     c o n s t e l l a t i o n  s i z e s   [ 5] .   V A   a l l o w s   s a fe   da t a   t ra n s m i s s i o n   a n d  c a n   h e l p  to   r e c ove r   s i gna l s   by   c o r r e c t i n g  e rr o r s ,   a nd   i t   i s   m o s t   r e l i a b l e   f o r   s i n gl e   b i t   e rr o r  de t e c t i o n   a n d   c o rr e c t i o n .   H ow e v e r ,   f o r   t h e   e rr o r  de t e c t i o n  a nd  c o rr e c t i o n  i n  t h e   n o n - o r t h o go na l   s y s t e m   r e qui r e s   t h e   V A   t o   w o r k  by   c o m b i ni n g  w i t h   o t h e r   de t e c t i o n   t e c hn i que   e ff i c i e n t l y .   S o m e   r e s e a r c h e r   pr o po s e s   t h e   us e   o f  M a xi m u m   L i ke l i h o o d  S e que n c e   E s t i m a t i o n/ D e t e c t i o n   (M L S E / D ).   M a xi m um   L i ke l i h o o d  S e que n c e   E s t i m a t i o n / D e t e c t i o n  (M L S E / D )  e s t i m a t e s   t h e   s e que n c e   of   t h e   t ra n s m i t t e d  s y m bo l   by   c h oo s i n g  t h e   t r a n s m i t t e d  s y m bo l   of   t h e   i n pu t   s e que n c e   i n   a   w a y   t o   pr o duc e   t h e   m a xi m u m   l i ke l i h o o d  f un c t i o n   o f  t h e   s i g n a l   r e c e i v e d.   T h e   S E F D M   s y s t e m   a n d  F T N   s y s t e m   a ppl y   t h e   us e   of  M L S E / D   i n   de t e c t i o n   a n d  e qua l i z a t i o n   o f  t h e   s y s t e m   to   m i n i m i z e   t h e   p r o b a b i l i t y   o f  e r r o r   i n   t h e   s y s t e m .  H ow e ve r ,   t h e   us e   of   M L S E / D   i n  t h e   n o n - o r t h o go na l   s y s t e m   ga i n i ng  a   hi g he r   c o m put a t i o n a l   c o m pl e xi t y   f o r   t h e   s y s t e m   i n  m i t i g a t i ng  a n  i n c r e a s e d  IS I   [24] .   T h e r e f o r e ,   a   f e w   c o m b i n a t i o n   t e c hn i que s   a r e   p r o p o s e d   to   a c hi e v e   a   be t t e r   s pe c t r a l   e nh a n c e m e n t   a n d   r e duc e   t h e   c o m pl e xi t y   of   t h e   s y s t e m   i m pl e m e nt a t i o n.   F o r  i n s t a n c e ,   in   [2 5]   ha s   p r o po s e d   a  t u r b o   e qua l i z e r  na m e l y   s of t - c a n c e l l a t i o n   m i ni m um   m e a n  s qua r e   e rr o r   (S C - M M S E ).   T h e   t e c hni que   i s   f un c t i o n e d   a s   s e v e r e   ICI  m i t i g a t i o n   f o r   t h e   n o n - o rt h o go n a l   s y s t e m .   T h e   t e c hn i q ue   s h o w s   a   h i g h e r   b a n dw i dt h   e f f i c i e n c y   c a n   b e   a c hi e v e d   c l os e r   t o   t h e   t h e o r e t i c a l   l i m i t .   A   c o m b i n a t i o n  o f   M M S E - M L   s c h e m e   i s   a l s o   pr o po s e d   fo r   S E F D M   s y s t e m   i n   [ 23]   to   f i gh t   t h e   po o r   pe r f o r m a n c e   o f   M M S E   a l o n e   a n d  c o m put a t i o na l   c o m pl e xi t y   of   M L   a l o n e   a n d   a c hi e v e   a   n e a r   o pt i m u m   e rr o r   pe r f o r m a n c e   w i t h   po l y n o m i a l   c o m pl e xi t y .   W h i l e   i n   F T N   de t e c t i o n ,     a   c o m b i na t i o n   o f  s e m i de f i n i t e   r e l a xa t i o n   a nd  s e que n c e   e s t i m a t i o n   w h i c h   i s   k n o w n   a s   ge n e r a l i z e d   a pp r o a c h  s e m i de f i n i t e   r e l a xa t i o n   (S D R ) - b a s e d  s e que n c e   e s t i m a t i o n   ( G A S D R S E )  a n d  s e t   t h e o r y   S D R - b a s e d  s e que n c e   e s t i m a t i o n   (S T S D R S E )  t e c hni que   i s   p r o po s e d   in   [26] .   T h i s   t e c hn i que   s h o w s   a n   i n c r e a s e   i n   d a t a   r a t e   a n d   hi g h e r   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y .   H ow e v e r ,   m o s t   o f   t h e   i m p l e m e nt a t i o n s   f o r   t h e   de t e c t i o n   s y s t e m   i s   r e s t ri c t e d  t o   a   f r e e - IS I  c o n di t i o n   o n l y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019  :     14 58   -   14 65   1462   3.   EN H A N C EM EN T  I N   N O N - O R TH O G O N A L   S I G N A L   D ETEC TI O N   In   r e a l i z i ng  t h e   5G   n e t w o r ki n g  s y s t e m ,   m a n y   t a r ge t s   n e e d   t o   b e   a c h i e v e d  t o   s uppo r t   t h e   d i v e r s i f i e d   us a ge   s c e n a r i o s   i n   t h e   n e xt   ge n e r a t i o n   o f   m a s s i v e   In t e rn e t   o f  T h i n gs   ( Io T )  s y s t e m .   F o r   i n s t a n c e ,   t h e   n e e d  fo r   a dv a n c e d  n e w   r a di o   t ra n s m i s s i o n   t e c hn o l o gi e s   s u c h   a s   n e w   w a ve fo r m   a n d  n e w   c ha nn e l   c o di ng  i s   r e qu i r e d   i n  a c hi e v i n g   t h e   go a l .       3. 1 .       S ys t e m   M o d e l   In   [25]   a n d  [2 7] ,   t h e   a u t h o r   ha s   p r o po s e d  a   n o n - o rt h o go n a l   s y s t e m   kn o w n   a s   G e n e ra l i z e d  I n v e r s e   D i s c r e t e   F o ur i e r   T ra n s f o r m   (G ID F T - n O F D M )  w h i c h   ha s   hi g h e r   s ub c a r ri e r   c o m pa r e   t o   a   t o t a l   n u m b e r   of  s a m pl i n g .   T h e   s y s t e m   b l oc k  di a g ra m   i s   s h o w n   i n  F i g u r e   1 ,   a n d   i t s   t r a n s m i t t e d  s i g n a l   i s   r e p r e s e nt e d   a s :     [ ] = 1 √ ∑ ∑ , 2  ∆ ( −  ) − 1 = 0 ⁡ ∞ ⁡ ⁡ = − ∞   (7)     w h e r e     i s   t h e   t o t a l   n um b e r  o f   s ub c a r ri e r s ,   ,   i s   t h e   nt h   s ub c a rr i e r  i n  t h e   m t h   n - O F D M   s y m bo l ,   ∆   i s   t h e   f r e que n c y   s e pa r a t i o n   a s   de f i n e   i n   ( 1).   F o r   t hi s   G ID F T   m a t ri x   t o   a c h i e v e   t h e   m a s s i v e   ove r l a ppi n g  c o n c e pt ,   t h e   v a l ue   o f     m us t   b e   l e s s   t ha n  o n e   a n d  i t   i s   r e p r e s e n t e d  a s       =   (8)     w h e r e     i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   s a m pl i n g .   By   ha v i ng     l e s s   t ha n  t h e   n u m b e r  o f   ,   b a n dw i dt h  c a n  be   e ff i c i e n t l y   ut i l i z e d.         M o d u l a t e d   S i g n a l S e r i a l   t o   P a r a l l e l G I D F T   M a t r i x s 0 s 1 s Nb - 1 s x 0 x 1 x Nc - 1 P a r a l l e l   t o   S e r i a l S e r i a l   t o   P a r a l l e l x H v y y 0 y 1 y Nc - 1 SC - M M S E I E , 1 I E , 2 I E , Nb I A, 1 I A, 2 I A, N b I A, 3 V i r t ual  M I M O  C hanne l   F i gu r e   1 .   G ID F T - n O F D M   s y s t e m   [25]       T h e   G ID F T   m a t r i x  i s   b e i n g  m ul t i p l e xe d   w i t h   t h e   m o dul a t e d  s i g n a l   t ha t   w i l l   p r o duc e   t h e   r e c e i v e d   s i g n a l   a s .     =  +   (9)     A n d ,     x = G N C S   (10)     w h e r e   = [ , 1 , … , − 1 ]   i s   t h e   r e c e i ve d  s i gna l   v e c t o r ,   H   i s   t h e   c h a nn e l ,   = [ 0 , 1 , … , − 1 ]   i s   t h e   i n put   s i g na l   v e c t o r ,   a n d   = [ 0 , 1 , … , − 1 ]   i s   t h e   n o i s e   v e c t o r .     i s   t h e   G ID F T   m a t ri x  w h e r e   t h e   m a t r i x   e l e m e n t s   w i t h  = 0 , 1 , … , − 1   a n d   = 0 , 1 , … , − 1   i s   g i v e n   a s     , = 1 √ e x p ( 2 )   (11)     A s   s h o w n   i n  F i gu r e   1 ,   t h e   s y s t e m   m o de l   w h e r e   G ID F T   i s   c o n s i de r e d  a s   t h e   v i rt ua l   M u l t i pl e - In - M ul t i pl e - O ut   (M IM O )  c ha nn e l   t o   p r o v i de   s i m pl i f i c a t i o n   t ow a r ds   t h e   s y s t e m .   I n s t e a d ,   t h e   r e c e i v e r   of   t h e   s y s t e m   i s   pr o po s ed   w i t h   t h e   us e   o f   s of t - c a n c e l l a t i o n  m i ni m u m   m e a n - s qu a r e d  e rr o r   (S C - M M S E )  t u r b o  e qua l i z a t i o n  t o   s o l v e   t h e   s e ve r e   n o i s e   o c c ur r e n c e   due   t o   h i g he r   o v e r l a pp i n g   a m o n g   t h e   s ub c a rri e r s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Si gna l   m od ul a t i on   t e c hni qu e s   i n   non - or t hogon al   w av e f or m   f or   f u t ur e …   ( Si t i   R os m an i z a  A R )   1463   3. 2 .      P r o p o s e d   S ys te m   En h an c e m e n t   A s   m e n t i o n e d  i n   [25] ,   t h e   a ut h o r   r e p r e s e n t s   a n   E X t ri n s i c   In f o r m a t i o n   T r a n s f e r   (E X I T )  c ha rt   [28]   t o   a n a l y z e   t h e   m a t c hi n g  b e t w e e n   t h e   B CJ R   d e c o de r   a n d  e qua l i z e r   f o r   a   r e c u r s i v e   s y s t e m .   H ow e ve r ,   t h e   r e s ul t s   s h o w e d   t h a t   t h e   e n di ng  po i n t   i s   n o t   e xa c t l y   r e a c h e d   (1. 0 ,   1. 0)  po i n t   w hi c h   m a ke s   t h e   s y s t e m   un a b l e   t o  e l i m i na t e   t h e   e rr o r  f l oo r .   I n  o r de r   t o   e nha n c e   t h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   o f   [25] ,   a   do pe d  a c c um ul a t o r   (A CC)  i s   pr o po s e d  t o   e l i m i n a t e   t h e   B E R   f l oo r   w h e r e   i t   i s   pl a c e d   be t w e e n   t h e   i n t e r l e a v e r   a nd  t h e   m o dul a t i o n   o f   t h e   s y s t e m   a t   t h e   t ra n s m i t t e r .   F i gu r e   2  s h o w s   t h e   di a g r a m   o f   t h e   p r o po s e d  A CC  i n  a n   e x a m p l e   o f   r a t e - 1  R e c ur s i v e   S y s t e m a t i c   Co n v o l ut i o na l   Co de   (R S CC)  a nd  i t s   c on d i t i o n  i s   gi v e n   a s   i n   (12)     ̂ = − 1 ̂ ⨁ ′     ̆ = { ′ ⁡  ⁡ ( ) ≠ 0 ̂ ⁡  ⁡ ( ) = 0   (12)     w h e r e     i s   t h e   b i t - t i m i ng  i n de x,   ̂   i s   t h e   A CC   o ut put   b i t ,  ̆   i s   t he   c ha nn e l   e n c o de d  b i t   a nd   D   i s   t h e   de l a y .   D ue   t o   t h e   us e   of   r e c ur s i v e   r e c e i ve r ,   a   do pe d  de - a c c um ul a t o r  n e e ds   t o   b e   a dde d  t o  t h e   r e c e i ve r   s y s t e m   s o   t h a t   t h e   b i t s   r e c e i v e d  c a n   b e   c o rr e c t l y   de t e c t e d  a n d  de c o d e d.       4.   R ES U LT  A N D   A N A L Y S I S   B a s e d  o n   F i gur e   2,   t h e   s y s t e m   m o de l   i s   pr o po s e d  t o  r e c e i v e   t h e   s e r i e s   s e que n c e   s i gn a l   f r o m   t h e   G ID F T   m a t ri x  t o   be   pr o c e s s e d   i n   t h e   S C - M M S E   b l oc ks   e qui ppe d  w i t h   t h e   A CC  b l o c ks   t o  e n ha n c e   f ur t h e r   t h e   ra t e   o f   e r r o r  r e c e i ve d   i n  t h e   s y s t e m .   T h e   a na l y s i s   i n  [25]   s h o w s   t h a t   t h e   E X t ri n s i c   I n f o r m a t i o n   T ra n s f e r   (E X IT )  c ha r t   [2 8]   t ha t   w a s   us e d  t o   a na l y z e   t h e   m a t c h i ng  b e t w e e n   t h e   B CJ R   d e c o de r   a n d  t h e   e qua l i z e r   o f   t h e   r e c ur s i v e   s y s t e m   doe s   n o t   e xa c t l y   r e a c h   (1. 0, 1 . 0)  po i nt   w hi c h   m a ke s   t h e   s y s t e m   un a b l e   t o   e l i m i na t e   t h e     e rr o r  f l o o r .   F i gu r e   3  s h o w s   t h e   E X IT   c h a rt   f o r   t h e   G ID F T - n O F D M   s y s t e m   w i t h  a n d   w i t h o ut   t h e   e xi s t e n c e   o f  A CC  a t   t h e   v a ri o us   v a l ue   of   ove r l a ppi ng  f a c t o r ,   1 −   v e r s us   t h e   B CJ R   de c o de r   w i t h   = 5    a nd  = 4 .   T h e   b i gge r  v a l ue   o f   1 −   i n d i c a t e s   h i g h e r  o v e r l a pp i n g   f a c t o r  w hi c h  m e a n s   m o r e   b a n dw i dt h  c a n  b e   ut i l i z e d .   A s   t h e   1 −   i n c r e a s e ,   t h e   g a p  b e t w e e n   t h e   E X IT   c u r v e   of  de c o d e r   a nd  e qu a l i z e r   b e c o m e   s m a l l e r.   A t   c e r t a i n   nu m b e r  o f   i t e r a t i o n s   a t   r e c e i ve r ,   t h e   B E R   t u r b o   c l i f f   w i t h  e rr o r   f l o o r   i s   e xpe c t e d  a t   = 5    w h e n   t h e   o ve r l a pp i n g  f a c t o r   1 − = 0 . 78 .   T o   r e m o v e   t h e   e rr o r  f l oo r ,   t h e   e n d i n g  po i nt   o f   e qua l i z e r   E X I T   c u r v e   n e e d   t o   b e   pus h e d  t o   (1 . 0 , 1. 0 )  po i n t   a nd  t hi s   c a n  b e   a c h i e v e d  by   a ddi n g   do pe d  a c c um ul a t o r.   H ow e ve r ,   t h e   E X IT   c u r v e   of   1 − = 0 . 78   i s   i nt e r s e c t   w i t h  t h e   B CJ R   de c o d e r   a n d   m i ni m u m   B E R   c a nn o t   b e   r e a c h e d .   B e t t e r   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e d  s y s t e m   a t   = 5    c a n  o n l y   b e   ob t a i n e d  by   r e duc i n g   t h e   o v e r l a pp i n g   f a c t o r ,   a n d  f o r   t hi s   c a s e ,   1 − = 0 . 7 .     + D b' k     k m o d p b' k = 0 k m o d p     F i gu r e   2 .   P r o po s e d  R a t e - 1  R S CC  do pe d  a c c um ul a t o r  a t   t h e   t r a n s m i t t e r           F i gu r e   3 .   E X IT   c h a rt   f o r   d i f f e r e n t   o v e r l a p pi n g   f a c t o r ,   1 −   a t   S N R   =   5dB   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019  :     14 58   -   14 65   1464   5.   C O N C LU S I O N   T h i s   pa pe r   i s   i nt e n de d  t o   s p r e a d   t h e   k n o w l e dge   of   n o n - o rt h o go n a l   s i g n a l i n g   c o n c e pt   w h i c h   i s   i n  de m a n d  t o   b e   i m pl e m e nt e d  i n   t h e   5t h   ge n e r a t i o n   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   s y s t e m   s oo n .   T h e   s c o pe   of   t h i s   pa pe r  i s   t o   i nt r o duc e   t h e   t e c hni que   o f   s i gn a l   ge n e ra t i o n   a nd   de t e c t i o n   a m o n g  t h e   n o n - o rt h o go n a l   w a v e fo r m   c a n d i da t e   t ha t   i s   c u rr e n t l y   b e i n g  s t ud i e d   a m o n g   t h e   r e s e a r c h e r s   i n  m a k i n g  t h e   w a v e fo r m   c o n t e n de r s   a   s uc c e s s f ul   s c h e m e   i n   e n s u ri n g  a   r e l i a b l e   t r a n s m i s s i o n   s y s t e m   w i t h   a n   e nha n c e m e n t   i n   b a n dw i dt h   e f f i c i e n c y   i s   a c hi e v e d .   T h i s   pa pe r   a l s o   pr o po s e d  t h e   us e   of  A CC  t o   a c h i e ve   b e t t e r   B E R  pe r fo r m a n c e   e v e n   w h e n   t h e   s y s t e m   i s   m a s s i v e l y   ov e r l a pp i n g .   D ue   t o   t h a t ,   t h i s   s y s t e m   ha s   a   go od   b a c kgr o un d  t o   b e   e xpl o r e d  m o r e   t o w a r ds   r e a l   c h a nn e l   o f   t h e   f ut u r e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   s y s t e m .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a u t h o r s   w o ul d  l i ke   t o   t ha n k   t h e   M i n i s t r y   of   E duc a t i o n  (M O E )  M a l a y s i a ,   F a c ul t y   of   E l e c t r o n i c   a n d  Co m pu t e r  E ngi n e e ri n g  (F K E K K ),   U n i v e r s i t i   T e kni ka l   M a l a y s i a   M e l a k a   (U T e M )  a n d  R a z a k   E n c o ur a ge m e nt   G r a nt :   R . K 13 0000 . 7740 . 4J 300 ,   R a z a k  F a c ul t y   o f   T e c hn o l o g y   a n d  I n f o r m a t i c s ,   U T M   f o r   s po n s o r i n g   t hi s   r e s e a r c h  s t u dy .         R EF ER EN C ES   [ 1]   I T U ,   “ I M T   V i s i o n  –   F r a m e w o r k  a nd  o v e r a l l   o bj e c t i v e s   o f   t h e   f ut u r e   d e v e l o pm e nt   o f   I M T   f o r   2020  a nd     be y o nd, ”   2  15 .   [ 2]   Y .   N i ng ,   “ R e s e a r c h  o n  N e w   M u l t i c a r r i e r   T r a ns m i s s i o n  T e c hn o l og i e s   o f   5G   R e s e a r c h  o n  N e w   M u l t i c a r r i e r   T r a n s m i s s i o n   T e c hno l o g i e s   o f   5G , ”   2 17 .   [ 3]   N .   M i c ha i l o w   e t   al . ,   “ G e n e r a l i z e d  f r e que nc y   di v i s i o n  m ul t i pl e xi n g   f o r   5t h  g e ne r a t i o n  c e l l ul a r   ne t w o r ks , ”   I E E E   T r ans .   C om m un . ,   v o l .   62 ,   no .   9 ,   pp .   3045 - 30 61,   2 014 .   [ 4]   M o ha m e d  E l ko u r di ,   B .   P e köz ,   E .   G üv e nka y a ,   a nd  H .   A r s l a n,   “ W av e f or m   D e s i gn  P r i n c i p l e s   f o r   5G   and  B e y ond , ”   2016   I E E E   17t h   A nnu.   W i r e l .   M i c r o w .   T e c hno l .   C o nf . ,   201 6.   [ 5]   N .   A hm a d,   “ N o n - o r t ho g o na l   f r e qu e nc y   di v i s i o n  m u l t i p l e x i ng   w i t h   t ur bo   e qua l i z a t i o n, ”   2 14 .   [ 6]   Y .   W a ng   a nd  Y .   W a ng ,   “ C apa c i t y   an al y s i s   and  w av e f or m   de s i g n  of   a  non - or t ho gona l   w av e f or m   s u pe r pos i t i on   s c he m e   f or   h i gh  r e l i abl e   c om m un i c a t i ons , ”   P r o c .   -   I E E E   S y m p.   C o m put .   C o m m un. ,   v o l .   2016 – A ug us ,   pp .   1072 – 1077 ,   2016 .   [ 7]   I .   P o o l e ,   “ O F D M   :   O r t ho go na l   F r e q ue nc y   D i v i s i o n  M u l t i p l e x i ng , ”   ht t ps : / / w w w . r adi o - e l e c t r on i c s . c om / ,   201 4.   [ O nl i ne ] .   A v a i l a bl e :   h t t p s : / / w w w . r a d i o - e l e c t r o ni c s . c o m / .   [ 8]   B .   F a r ha ng - B o r o uj e ny ,   “ F i l t e r   B a n k  M u l t i c a r r i e r   M o dul a t i o n  :   A   W a v e f o r m   C a ndi da t e   f o r   5G   a nd  B e y o nd, ”   A dv .   E l e c t r .   E ng . ,   v o l .   2014 ,   p .   2 5,   2 014 .   [ 9]   M .   V a n  E e c kh a ut e ,   “ P e r f o r m a nc e   o f   e m e r g i ng   m ul t i - c a r r i e r   w a v e f o r m s   f o r   5G   a s y nc hr o no us   c o m m uni c a t i o ns , ”   E U R A SI P   J .   W i r e l .   C om m un.   N e t w . ,   v o l .   2017 ,   no .   1,   pp .   1 - 15,   2 01 7.   [ 10]   G .   F e t t w e i s ,   M .   K r o ndo r f ,   a nd  S .   B i t t n e r ,   “ G F D M   -   G e ne r al i z e d  f r e que nc y   d i v i s i on  m ul t i pl e x i ng , ”   I E E E   V e h.   T e c hno l .   C o nf . ,   pp.   1 - 4 ,   2009 .   [ 11]   L .   C hr i s l i n  a nd  D .   R .   L e ,   “ D e c o di ng   S c he m e s   f o r   F B M C   w i t h  S i ng l e - D e l a y   S T T C , ”   E U R A S I P   J our n al   o n   A dv an c e s   i n  Si gna l   P r oc e s s i n g ,   v o l .   2 010 ,   2010 .   [ 12]   A .   V i ho l a i n e n ,   T .   I ha l a i n e n ,   T .   H .   S t i t z ,   M .   R e nf o r s ,   a nd  M .   B e l l a ng e r ,   “ P r ot ot y pe   f i l t e r   de s i gn   f o r   f i l t e r   b ank   bas e d  m u l t i c ar r i e r   t r ans m i s s i on , ”   E ur .   S i g na l   P r o c e s s .   C o nf . ,   no .   E us i pc o ,   pp.   1 359 – 1363 ,   200 9.   [ 13]   R .   N .   M .   R upp ,   “ O n   P i l o t - S y m bo l   A i de d  C h a nne l   E s t i m a t i o n   i n  F bm c - O qa m   R o na l d  N i s s e l   M a r ku s   R up p  T e c hni s c he   U ni v e r s i t   ¨   a t   W i e n  ,   I ns t i t u t e   o f   T e l e c o m m uni c a t i o ns   G us s ha u s s t r a ße   25  ,   1 4    V i e nna   ,   A us t r i a , ”   I c a s s p   20 16 ,   p p.   36 81 - 3685 ,   201 6.   [ 14]   M .   M ukh e r j e e ,   L .   S hu,   V .   K um a r ,   P .   K um a r ,   a nd  R .   M a t a m ,   “ R e duc e d  o ut - of - ba nd  r a di a t i o n - ba s e d  f i l t e r   o pt i m i z a t i o n  f o r   U F M C   s y s t e m s   i n  5G , ”   i n  I W C M C   2015  -   11 t h  I n t e r na t i o nal   W i r e l e s s   C om m un i c a t i ons   and   M ob i l e   C om pu t i ng  C onf e r e nc e ,   20 15,   p p.   11 50 - 1155 .   [ 15]   M .   E l   H e f na w y   a nd  H .   T a o ka ,   “ O v e r v i e w   of   F as t e r - T ha n - N y qui s t   f or   F ut ur e   M obi l e   C om m un i c a t i o n  S y s t e m s , ”   i n  I E E E   77t h  V e h i c ul a r   T e c hno l o gy   C o nf e r e nc e   ( V T C   S p r i ng ) ,   201 3 ,   2013 .   [ 16]   J .   E .   M a z o ,   “ F a s t e r - T ha n - N y qui s t   S i g na l i ng , ”   B e l l   Sy s t .   T e c h.   J . ,   v o l .   54 ,   no .   2,   pp .   145 1 - 1462 ,   1975 .   [ 17]   J .   B .   A nde r s o n,   “ A   R e v i e w   o f   F a s t e r   t h a n  N y qui s t   S i g na l i ng   w i t h  a n  E xt e ns i o n  t o   F o ur - L e v e l   M o du l a t i o n, ”   i n  2 016   9t h   I n t e r na t i ona l   Sy m p os i um   on  T ur bo  C ode s   &   I t e r at i v e   I n f or m at i on  P r oc e s s i n g ,   20 16,   p p.   6 - 10 .   [ 18]   M .   H a m a m u r a   a n d  S .   T a c hi k a w a ,   “ B a ndw i d t h  e f f i c i e nc y   i m pr o ve m e nt   f o r   m ul t i - c a r r i e r   s y s t e m s , ”   i n  15 t h  I E E E   I nt e r n at i on al   Sy m p os i um   on  P e r s ona l ,   I ndo or   and   M ob i l e   R adi o   C om m un i c at i on s ,   P I M R C   20 04. ,   200 4,     v o l .   1,   pp .   48 - 52 .   [ 19]   S .   I .   A .   A hm e d,   “ S p e c t r a l l y   E f f i c i e nt   F D M   C o m m uni c a t i o n  S i g na l s   a nd  T r a ns c e i v e r s   :   D e s i g n  ,   M a t he m a t i c a l   M o de l i ng   a n d  S y s t e m   O pt i m i z a t i o n  by   S t a t e m e nt   o f   O r i g i na l i t y , ”   2  11.   [ 20]   M .   R .   D .   R o dr i g ue s   a nd  I .   D a r w a z e h,   “ A   s pe c t r a l l y   e f f i c i e nt   f r e q ue nc y   di v i s i on  ba s e d  c om m uni c a t i o ns   s y s t e m , ”   P r o c .   I nt .   S y m p.   B r o a db a nd   C o m m un . ,   no .   S e pt e m be r ,   20 06 .   [ 21]   S .   I s a m   a nd  I .   D a r w a z e h,   “ S i m pl e   D S P - I D F T   T e c hni que s   f o r   G e ne r a t i ng   S pe c t r a l l y   E f f i c i e nt   F D M   S i g na l s , ”   i n  7t h   I nt e r n at i on al   S y m po s i um   o n  C om m un i c a t i on  S y s t e m s   N e t w or k s   a nd  D i g i t al   S i gn al   P r oc e s s i n g  ( C SN D SP ) ,   2010 ,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       Si gna l   m od ul a t i on   t e c hni qu e s   i n   non - or t hogon al   w av e f or m   f or   f u t ur e …   ( Si t i   R os m an i z a  A R )   1465   2010 ,   pp.   2 0 - 24.   [ 22]   J .   W a ng ,   X .   Y a ng ,   X .   H .   Z ha ng ,   a nd  D .   L i ,   “ T h e   pr e f i x  de s i g n  a nd  pe r f o r m a nc e   a na l y s i s   o f   D F T - ba s e d  o v e r l a ppe d  f r e que nc y   di v i s i o n  m ul t i pl e x i ng   ( O v F D M - D F T )   s y s t e m , ”   I W SD A   07  -   3 r d  I nt .   W or k .   S i gna l   D e s .   I t s   A pp l .   C om m un. ,   no .   I c ,   pp.   3 61 - 364 ,   2007 .   [ 23]   I .   K a na r a s ,   A .   C ho r t i ,   M .   R .   D .   R o dr i g ue s ,   a nd  I .   D a r w a z e h ,   “ A   c om bi ne d  M M S E - M L   de t e c t i on   f o r   a  s pe c t r al l y   e f f i c i e nt   non   or t h ogon al   F D M   s i gna l , ”   5t h   I nt .   C o nf .   B r o a dba n d  C o m m un.   N e t w o r k s ,   S y s t .   B R O A D N E T S   2008 ,  v o l .   1,   no .   3,   p p.   42 1 - 425 ,   2 008 .   [ 24]   S .   H o ng   a nd  J .   S e o ,   “ C y c l i c   pr e f i x  /   s uf f i x - as s i s t e d  F r e q ue nc y - D o m a i n  E qua l i z a t i o n  f o r   F a s t e r - t ha n - N y qui s t   S i g na l i ng   B l o c k  T r a ns m i s s i o n, ”   i n  2016  I E E E   27 t h  A nnu al   I E E E   I nt e r na t i ona l   Sy m p os i um   on  P e r s onal ,   I n door   and  M o bi l e   R ad i o   C om m un i c at i on s   -   ( P I M R C ) :   F undam e nt al s   a nd   P H Y ,   2016 .   [ 25]   N .   A hm a d,   S .   K .   S y e d - Y us o f ,   N .   F i s a l ,   K .   A nw a r ,   a n d  T .   M a t s um o t o ,   “ S o f t - f e e dba c k  M M S E   e qu a l i z a t i o n  f o r   n o n - o r t ho go na l   f r e q ue nc y   di v i s i o n  m ul t i p l e xi ng   ( n - O F D M )   s i g na l   d e t e c t i o n, ”   i n  20 12  16 t h  I n t e r na t i o na l   I T G   W or k s hop   on  Sm ar t   A nt e nna s ,   W SA   201 2 ,   20 12 ,   p p.   24 8 - 255 .   [ 26]   E .   B e de e r ,   M .   H .   A hm e d ,   a n d  H .   Y a n i ko m e r o g l u,   “ L o w - C o m pl e xi t y   D e t e c t i o n  o f   H i g h - O r de r   Q A M   F a s t e r - T h a n - N y qui s t   S i g na l i ng , ”   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   5 ,   pp.   1 4579 - 14 588 ,   2017 .   [ 27]   I .   M .   B .   M o kht a r ,   N .   A hm a d,   H .   M .   K a i di ,   M .   A .   M .   I z ha r ,   a nd   M .   N .   M o ha m e d,   “ P A P R   r e duc t i o n  t e c hn i q u e s   i n   g e ne r a l i z e d  i nv e r s e   di s c r e t e   f o ur i e r   t r a ns f o r m   no n - o r t ho go na l   f r e q u e nc y   di v i s i o n  m ul t i pl e x i ng   s y s t e m , ”   I nd one s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om pu t .   S c i . ,   v o l .   10 ,   no .   3 ,   pp .   1 045 – 1052 ,   201 8.   [ 28]   J .   H a g e na u e r ,   “ T he   e x i t   c h ar t   -   I n t r o duc t i on  t o  e x t r i ns i c   i n f o r m at i o n  t r an s f e r   i n  i t e r a t i v e   pr oc e s s i ng , ”   i n  E ur o pe a n   S i g na l   P r o c e s s i ng   C o nf e r e nc e ,   2015 ,   v o l .   0 6 - 10 - S e pt ,   pp .   1541 - 15 4 8.       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       S i t i   R o s m a ni z a   A b  R a s hi d  i s   a   P h. D .   S t u de n t   i n  t he   S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   a t   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a .   S h e   c a n   b e   r e a c he d   a t   s i t i r o s m a ni z a @ut e m . e du . m y .         D r .   N o r u l hu s na   A hm a d  i s   a   S e ni o r   L e c t ur e r   a t   R a z a k  F a c ul t y   o f   T e c hno l o gy   a nd  I n f o r m a t i c s ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   K ua l a   L um pur .   H e r   e xpe r t i s e   i s   i n  t he   a r e a   o f   di g i t a l   s i g na l   pr o c e s s i ng   a n d  w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n .   H e r   r e s e a r c h  i nt e r e s t s   a r e   o n  f ut u r e   c o m m uni c a t i o n  s uc h  a s   5G   a nd  c o g ni t i v e   r a di o   f o c us i ng   o n  e r r o r - c o r r e c t i ng   c o de s ,   t u r bo   e qu a l i z a t i o n,   O F D M ,   re s o ur c e   a l l o c a t i o n,   ne t w o r k  c o di ng ,   a nd  c o o pe r a t i v e   c o m m uni c a t i o n .   S he   c a n  b e   r e a c he d   a t   no r ul hu s na . k l @ ut m . m y .         D r .   S ha r i f a h   K a m i l a h  i s   a n  A s s o c i a t e   P r o f e s s o r   i n  t h e   S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   a t   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a .   H e r   e xp e r t i s e   i s   in   t h e   a r e a   o f   di g i t a l   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n .   H e r   r e s e a r c h  i n t e r e s t s   a r e   o n  t he   O F D M - ba s e d   s y s t e m ,   s o f t w a r e   d e f i ne d  r a d i o ,   c og ni t i v e   r a d i o   s y s t e m ,   s o f t w a r e - de f i ne d   ne t w o r k ,   ne t w o r k  c o di ng ,   c o o pe r a t i v e   c om m uni c a t i o n ,  a nd   qu a l i t y   m a na g e m e nt   s y s t e m .   S he   c a n  b e   r e a c he d   a t   k a m i l a h @u t m . m y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.