I n t e r n a t io n a J o u r n a o f   E le c t r ic a a n d   Co m p u t e r   E n g in e e r in g   ( I J E CE ) Vo l. 6 ,   No . 2 , A p r il 2 0 1 6 ,   p p . 6 9 0 ~ 6 9 9 I S S N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 , DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 6 i 2 . 9 0 6 2 6 9 0 J o u r n a h o m e p a g e : h ttp : //ia e s jo u r n a l. c o m/o n lin e /in d e x . p h p /I J E C E A n I m pro v ed  I CI   Self   Ca ncella t io n   Sche m e   f o O F D M   Sy s t e m s Under  Va r io us   C ha nnels A. H .   S h a r ie f * , M .   S a t y a   S a Ra m * * * D e p a rt m e n t o f   E C E , G a n d h i j i   I n s t i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   A n d h ra   P ra d e s h ,   In d i a * *   D e p a rt m e n t   o f E CE ,   Ch a l a p a t h i   In s t i t u t e   o f   E n g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   G u n t u r,   I n d i a Ar t ic le   I n f o AB S T RAC T A r tic le   h is to r y : R e c e iv e d S e p   2 3 ,   2 0 1 5 R e v i s e d De c 7 ,   2 0 1 5 A c c e p te d De c 2 8 ,   2 0 1 5 In t e Ca rri e In t e rf e re n c e   ( ICI )   i s   b e i n g   i n t r o d u c e d   i n   O F D M   d u e   t o   t h e c a rri e f re q u e n c y   o ff s e t   ( CF O ) ,   w h i c h   w i l l   d e g ra d e   t h e   s y s t e m   p e rf o r m a n c e a n d   e ff i c i e n c y   a t   h i g h e m o d u l a t i o n   l e v e l s   a n d   i t   d e c re a s e s   t h e   p e rf o r m a n c e o f   p o w e a m p l i f i e rs .   H e n c e ,   h e r e   i n   t h i s   p a p e r,   w e   i n t ro d u c e d   a   n o v e l   ICI re d u c t i o n   a l g o ri t h m s   c a n c e l l a t i o n   u n d e t h e   v a ri o u s   c h a n n e l   e n v i ro n m e n t s s u c h   a s   A W G N ,   Ra y l e i g h   a n d   a l s o   Ri c i a n .   S i m u l a t i o n   re s u l t s   h a v e   b e e n c o m p a re d   w i t h   e x i s t i n g   a n d   p ro p o s e d   s c h e m e s   u n d e t h e s e   c h a n n e l s p e c i f i c a t i o n s   a n d   c o n c l u d e d   t h a t   t h e   Ra y l e i g h   h a s   p e r f o r m e d   f a r   b e t t e t h a n t h e   A W G N   a n d   Ri c i a n   c h a n n e l   d i s t ri b u t i o n s   i n   t e rm s   o f   Bi t   E rro Ra t e ( BE R )   a n d   Ca rri e i n t e rf e re n c e   R a t i o n   ( CIR )   p e rf o rm a n c e . K e y w o r d : F r e q u e n c y   O f f s e t I C I OF DM R a y le ig h   c h a n n e l R ic ia n   c h a n n e l Co p y r i g h t   ©   2 0 1 6 In s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e . A l l   r i g h t s   r e s e r v e d . C o r r e s p o n d in g   A u th o r : A . H.   S h a r ie f , De p a r t m e n o f   E le c tr o n ic s   a n d   C o m m u n ic a t io n   E n g i n e e r in g , Ga n d h ij I n s t itu te   o f   S c ie n c e   a n d   T e c h n o lo g y , J a g g a y y a p e ta ,   A n d h r a   P r a d e s h ,   I n d ia . E m a il:  s h a r ie f a h @ g m a il. c o m 1 . I NT RO D UCT I O N Or th o g o n a F r e q u e n c y   Di v i s i o n   M u ltip le x in g   ( O F DM )   i s   b e in g   u s e d   f o r   h i g h   d a ta   r a t e   w ir e le s s a p p lic a tio n s [ 1 ] .   I is   a m u lt i c a r r ie r   m o d u la tio n   te c h n iq u e   w h ic h   i n c o r p o r a te s o r th o g o n a s u b c a r r ie r s .   Hi g h P e a k   to   Av e r a g e   P o w e r   r a tio   a n d I n te r   C a r r ie r   I n te r f e r e n c e   ( I C I ) is t w o   m a in   d i s a d v a n t a g e s   o f th e   OF D M s y s te m s .   I n   OF DM   s y s te m s   I C I   o c c u r s   d u e   to f r e q u e n c y   o f f s e i n   b e t w e e n   t h e   tr a n s m it te r   a n d   r e c e i v e r c a r r ie r f r e q u e n c ie s   o r   Do p p le r   E f f e c t [ 2 ] .   M a n y   te c h n iq u e s h a v e b e e n   d e v e lo p e d   to   r e d u c e   th e   e f f e c o f   I C I I C I s e l f c a n c e lla tio n   is   a   s i m p le   a n d   c o n v e n ie n te c h n iq u e .   I C I   s e lf   c a n c e lla tio n   s c h e m e   p r o p o s e d   b y   Z h a o   [ 3 ] u tiliz e s d a ta   a llo c a tio n   a n d   c o m b in i n g   o f   ( 1 , - 1 )   o n   t w o   a d ja c e n s u b c a r r ie r s   i. e .   s a m e   d a ta   is   m o d u la te d   a t + 1 s u b   c a r r ie r s   u s i n g   ( 1 , - 1 ) a s   d a ta   a llo c a tio n   a n d   a r e   c o m b i n e d   a th e   r e c e i v e r   w it h   w e i g h t s   1 a n d - 1 .   I is   o n e   o f   th e   m o s tp r o m is i n g   te c h n iq u e s   to   r e d u c e   I C I h o w e v e r ,   it s   p e r f o r m a n c e d e g r a d e s   a h i g h e r f r e q u e n c y   o f f s e ts .   Ye h ,   C h a n g   a n d   Ha s s ib i h a d   p r o p o s e d c o n ju g a te   c a n c e lla t io n   s c h e m e   in   [ 4 ] . I n   th is   s c h e m e , OF DM   s y m b o a n d   its   c o n j u g a te   a r e   m u l tip le x e d ,   tr a n s m i tte d   a n d   c o m b in e d   a th e   r e c e iv e r   to   r e d u c e   th e e f f e c o f   I C I .   Ho w e v e r ,   th i s   s c h e m e   s h o w s   a   s i g n if ic a n i m p r o v e m e n i n   C I R   a v e r y   lo w   f r e q u e n c y   o f f s e t s a n d   its   p e r f o r m a n c e   d e g r a d e s   a s   c a r r ie r   f r e q u e n c y   o f f s e i n c r e a s e s .   A h i g h e r   f r e q u e n c y   o f f s e > 0 . 2 5   its   C I R p e r f o r m a n c e   i s   w o r s e   t h a n   s ta n d a r d   OF DM   s y s te m . I n   [ 5 ]   th e   a u t h o r   h a s   p r o p o s e d P h a s e   R o ta te d   C o n j u g a te C a n c e l la tio n   ( P R C C ) ,   w h ic h   i s a n   e x te n s io n   to th e   s c h e m e   p r o p o s e d in   [ 4 ] .   I n   th is a n   o p ti m a v a lu e   o f   p h a s e is   m u lt ip lie d   w ith   th e   O F DM   s y m b o a n d   it s   c o n j u g a te   s i g n a to   b e   tr a n s m itte d   o n   d i f f e r e n p a th .   T h e o p ti m a l v a lu e   o f   t h e   p h a s e   d e p e n d s   o n   t h e   f r e q u e n c y   o f f s e a n d   h e n c e   r e q u ir e s   c o n tin u o u s   c a r r i e r   f r e q u e n c y   o f f s e t ( C F O )   e s ti m a t io n   a n d   f e e d b a c k   c ir c u i tr y ,   w h ic h   i n c r e a s e s   th e h a r d w a r e   c o m p le x it y [ 6 - 7 ] . An o th e r I C I   s e l f c a n c e lla tio n   s c h e m e   [ 8 ]   b a s e d   o n g e n e r a liz e d   d a ta   a llo c a tio n ( 1 , ) h a s   b e e n   p r o p o s e d   in   th e   lite r a tu r e   to i m p r o v e   C I R   p e r f o r m a n c e   o f   I C I   s e l f   c a n c e lla t io n s y s te m ,   w h e r e ξ i s   t h e   o p ti m a v a l u e ,   w h ic h   d e p e n d s   o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8 I J E C E   Vo l. 6 ,   No . 2 , A p r il 2 0 1 6 : 6 9 0 6 9 9 6 9 1 f r e q u e n c y   o f f s e t.   T h u s   f o r   e v e r y   n o r m a liz e d   f r e q u e n c y   o f f s e t,   a   u n iq u e   v a lu e   o f ξ is   to   b e   m u ltip lie d   w ith   t h e d a ta   w h ic h   a g a in   r e q u ir e s   C F e s ti m a tio n   a n d   f e e d b a c k   c ir c u itr y [ 6 - 7 ] .   s y m m e tr ic s y m b o l   r e p e a I C I   s e l f c a n c e lla tio n   s c h e m e ,   w h ic h   u tiliz e s   d a ta   a llo c a tio n   a n d   c o m b in i n g   o f   ( 1 , - 1 )   a t a n d   N - 1 - s u b c a r r ie r . T h is   s c h e m e   s h o w s   b e tte r   C I R   p e r f o r m a n c e   t h a n   I C I   s e l f   c a n c e lla tio n   s c h e m e .   On e   o f   t h e   m a j o r   a d v a n ta g e s o f   th is   s c h e m e   is to   a c h ie v e   t h e   f r e q u e n c y   d i v e r s it y   a n d   h e n c e   it s   p e r f o r m a n c e   i n   f r e q u e n c y   s e le c ti v e   f a d i n g c h a n n e f o u n d   to   b e   b e tte r   th a n   I C I   s e lf   c a n c e lla tio n   s c h e m e .   I n   th is   p a p e r ,   w e h a v e   p r o p o s e d   a n   o p tim a la n d s u b - o p ti m a l s c h e m e   f o r   S S R   I C I   c a n c e lla tio n   s c h e m e   to   i m p r o v e   th e   C I R   p e r f o r m a n c e .   T h e   s c h e m e   is   b a s e d o n   S S R   I C I   s e lf   c a n c e lla t io n   s c h e m e ,   in   w h ic h   a   d a ta   is   m o d u la te d   a t w o   s y m m e tr ic a l l y   p la c e d   s u b c a r r ie r s i. e . a n d   N - 1 - a n d   u tiliz e s   a   d a ta   a llo c a tio n   o f   ( 1 , - )   to   im p r o v e   C I R   p e r f o r m a n c e .   T o   f u r th e r   r e d u c e th e   e f f e c o f   I C I ,   r e c e iv e d   m o d u la te d   d a ta   s ig n a a t a n d   N - 1 - s u b c a r r ie r s   a r e   c o m b in e d   w i th   w e ig h t s   1 a n d - .   T h e a n d ξ a r e   th e   o p tim a v a l u e s   r e s u lti n g   i n   m a x i m u m   C I R .   T h e   o p tim u m   v a l u e s   o f a n d ξ a r e   th e f u n c tio n   o f   n o r m a liz e d   f r e q u e n c y   o f f s e i. e .   f o r   e v e r y   n o r m a liz e d   f r e q u e n c y   o f f s e t;  t h e r e   e x is a   u n iq u e   v a lu e o f a n d ξ .   T h is   p r o c e s s   r e q u ir e s   c o n ti n u o u s   C F e s ti m a tio n .   T o   o v e r c o m e   t h is   p r o b le m ,   w e   h a v e   p r o p o s e d   a s u b o p ti m a l   a p p r o a c h   to   f i n d   s u b o p ti m a v a l u e s . T h e   o b ta in e d   s u b - o p ti m a v a l u e s ( , ) a r e   in d e p e n d e n t o f   n o r m a liz e d   f r e q u e n c y o f f s e t.   T h u s ,   t h e   p r o p o s e d   s c h e m e   d o e s   n o r e q u ir e   a n y   C F e s ti m a tio n   o r   f e e d b a c k c ir c u itr y   a n d   h e n c e   e li m in a te s   th e   r e q u ir e m e n o f   c o m p le x h a r d w a r e   c ir c u itr y . 2 . E XI S T I N G M E T H O D S 2 . 1 . O F D M   S y s t e m T h e   d is c r e te   ti m e   OF DM   s y m b o a th e   tr a n s m itte r   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s [ ] = ( ) , = 0 , 1 , 2 , , 1 ( 1 ) w h e r e   i s   to ta n u m b e r s   o f   s u b c a r r ie r s   a n d   ( k )   d e n o te s   th e   m o d u la te d   d a ta   s y m b o t r a n s m itte d   o n s u b c a r r ie r .   Du e   to   A W GN  c h a n n e a n d   f r e q u e n c y   o f f s e t,   t h e   r e c e iv e d   OF DM   s i g n a c a n   b e   w r itte n   a s [ ] = [ ] + [ ] , = 0 , 1 , 2 , , 1 ( 2 ) w h e r e is   th e   n o r m a liz e d   f r e q u e n c y   o f f s e a n d [ ] is   th e   s a m p le   o f   a d d itiv e   w h ite   Ga u s s ia n   n o is e .   T h e r e c e iv e d   d a ta   s ig n a o n s u b c a r r ie r   c a n   b e   w r it te n   a s ( ) = ( ) ( 0 ) + ( ) ( ) + ( ) , , = 0 , 1 , . . , 1 ( 3 ) W h e r e ( ) is th e   s a m p le   o f   DF T   o f   a d d itiv e   n o is e .   T h e   s e q u e n c e ( ) is   d e f in e d   a s   th e   I C I c o e f f ic ie n b e t w e e n a n d s u b c a r r ie r s ,   w h ic h   c a n   b e   e x p r e s s e d a s ( ) = ( ) ( ( ) ) ( ) ( 4 ) T h e   C I R   a th e s u b c a r r ie r   c a n   b e   w r itte n   a s = | ( ) | | ( ) | , ( 5 ) A . S S R   I C I   S e lf C a n c e lla tio n   S c h e me I n   S S R   I C I   s e l f   c a n c e l la tio n   s c h e m e   [ 6 ] ,   th e   d a ta   s y m b o to   b e   tr a n s m i tte d   a th e s u b c a r r ie r   is   r e p e a te d   a t th e   s u b c a r r ie r 1 w ith   o p p o s ite   p o la r ity ,   i. e . , ( 1 ) = ( 0 ) , . , ( 1 ) = ( ) T h e   b lo c k   d ia g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   S S R   I C I   s e lf   c a n c e lla ti o n   s c h e m e   is   d e p ic te d   in   F i g u r e 1 .   T h e   r e c e iv e d d a ta   s ig n a a th e s u b c a r r ie r   is   th u s   g iv e n   b y ( ) = ( ) ( ( ) ( 1 ) ) + ( ) ( 6 ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E I S S N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 A n I mp r o v e d   I C I   S e lf  C a n c e lla tio n   S c h e me   fo r   OF DM   S y s te ms   Un d e r   V a r io u s   C h a n n e ls ( A . H.   S h a r ie f ) 6 9 2 C o m b i n in g   t h e   r e c e iv e d   d a ta   a t a n d 1 s u b c a r r ie r s ,   w e   h a v e ( ) = ( ) ( 1 ) ( 7 ) Us in g   ( 6 )   &   ( 7 )   w e   h a v e ( ) = ( ) [ ( ) ( 1 ) ( + + 1 ) + ( ) + ( ) ( 1 ) ] = 0 , 1 , 2 , . . , 1 ( 8 ) T h u s ,   C I R   o f   c o n v e n tio n a S S R   I C I   s e l f   c a n c e lla tio n   s c h e m e   c a n   b e   w r itte n   a s = | ( ) ( ) ( ) | | ( ) ( ) ( ) ( ) | , ( 9 ) F ig u r e 1 .   S S R   I C I   s e l f   c a n c e ll a tio n   s c h e m e 2 . 2 . Ad d it iv e   Wh it e   G a u s s ia n   Ch a n n e l I t a d d s   w h ite   g a u s s ia n   n o is e   t o   a   c o m p le x /r e a i n p u s ig n a l .   I f   th e   i n p u s i g n a is   r e a l,   th e n   it  a d d s r e a Ga u s s ia n   n o is e   a n d   w il p r o d u c e s   a   r e a o u tp u s ig n a l.   I p r o d u c e s   t h e   c o m p le x   o u tp u s ig n a l   b y   a d d in g th e   c o m p le x   g a u s s ia n   n o is e   wh e n   t h e   in p u s ig n a is   c o m p le x . B e lo w   a r e   th e   v a r io u s   m o d e s   o f   n o is e v a r ia n c e th a c a n   b e   g e n e r a te d   b y   th e   A W GN  C h a n n e l: S p e c ify in g   th e   V a r ia n c e   Dir e c tly   o r   I n d ir e c tly a . S ig n a l - to - No is e   r a tio   ( ) ,   w h e r e   th e   A W GN  c a lc u la te s   t h e   v a r ia n c e s   f r o m   t h e s e   q u a n tit ie s : · T h e   r a tio   o f e n e r g y p e r   b it to   n o is e P S D, , · Nu m b e r   o f   b it s   p e r   s y m b o l · I n p u s i g n a p o w e r · S y m b o p e r io d b . S ig n a to   n o is e   r a tio   ( E s /No ) , w h e r e   th e   A W GN  c a lc u la te s   t h e   v a r ia n c e s   f r o m   t h e s e   q u a n ti tie s : · E s /No ,   th e   r a tio   b e t w e e n e n e r g y o f s i g n a to P S n o is e · I n p u s i g n a p o w e r · S y m b o p e r io d c . S ig n a to n o is e   r a tio   ( S N R ) , w h e r e   th e   A W GN  c a lc u la te s   t h e   v a r ia n c e s   f r o m   t h e s e   q u a n t itie s · S NR · I n p u s i g n a p o w e r C h a n g in g   th e   s y m b o p e r io d   i n   t h e A W GN  C h a n n e l w ill   a f f e c ts   t h e   n o is e   v a r ia n c e   a d d e d   p e r   s a m p le ,   w h ic h c a n   a ls o   c a u s e s   a   c h a n g e   in   t h e   f in a e r r o r r a te . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8 I J E C E   Vo l. 6 ,   No . 2 , A p r il 2 0 1 6 : 6 9 0 6 9 9 6 9 3 F ig u r e 2 . P r o p o s e d   B lo c k   d ia g r a m   o f   I C I   S e l f   c a n c e l la tio n   with   A W GN  C h a n n e l 3 . P RO P O S E M E T H O D I n   th e   p r o p o s e d   s c h e m e   a th e   tr a n s m itte r   a   d a ta   a llo c a tio n   ( 1 , - )   is   u tiliz e d   a t a n d 1 s u b c a r r ie r s   . i. e . ( 1 ) = ( 0 ) , ( 2 ) = ( 1 ) , ( 1 ) = ( ) He n c e ,   th e   r e c e i v e d   d a ta   s ig n a a th e s u b c a r r ie r   is ( ) = ( ) ( ( ) ( 1 ) ) + ( ) ( 1 0 ) Af te r   C o m b in i n g   th e   r e c e i v e d   d a ta   a t a n d 1 s u b c a r r ie r s   w i th   we ig h 1   a n d - ξ,   w e   h a v e ( ) = ( ) ( 1 ) ( 1 1 ) ( ) = ( ) [ ( ) ( 1 ) ( + + 1 ) + ( ) + ( ) ( 1 ) ] = 0 , 1 , 2 , . . , 1 ( 1 2 ) T h u s ,   C I R   o f   p r o p o s e d   o p tim a S S R   I C I   s e lf   c a n c e lla tio n   s c h e m e   is   g i v e n   b y = | ( ) ( ) ( ) ( ) | | ( ) ( ) ( ) ( ) | , ( 1 3 ) T h e   o p tim u m   v a lu e s   o f a n d   ξ  a r e   c a lc u la te d   f o r [ 0 . 03 , 0 . 25 ] a a   v e r y   s m a l in te r v a o f Δ w h ic h   r e s u l t s in   m a x i m u m   C I R   f o r   th e   g i v e n .   T h u s   f o r   e v e r y ,   w e   h a v e   a   u n iq u e   o p ti m a v a l u e   o f   a n d a n d   ξ  th e s e   a r e d e n o te d   b y ( , ) .   T h e   o p tim u m   v a lu e s ( , ) a r e   to   b e   u s e d   f o r   d a ta   a llo c a tio n   a n d   c o m b in in g   t h e   d a ta a t a n d 1 s u b c a r r ie r s   to   m a x i m i z e   th e   C I R   o f   th e   OF DM   s y s te m . W h e r e , ( , , ) c o r r e s p o n d s   to   m a x i m u m   v a lu e   o f   C I R   f o r a n d   s o   o n   a n d = ( ) Δ + 1 ( 1 5 ) W h e r e , a r e   th e   lo w e s a n d   t h e   h ig h e s p o s s ib le   v a lu e s   o f   t h e   n o r m a liz e d   f r e q u e n c y   o f f s e t.   He r e ,   w e h a v e   c o n s id e r e d = 0 . 25 a n d = 0 . 03 .   T o   a v o id   th e   p r o b le m   o f   c o n ti n u o u s e s ti m a tio n ,   s u b - o p ti m a l p a ir ( , ) a m o n g s a ll ( , ) h a s   b e e n   f o u n d   b y   u s in g   t h e   f o llo w i n g   c r i te r io n   a s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E I S S N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 A n I mp r o v e d   I C I   S e lf  C a n c e lla tio n   S c h e me   fo r   OF DM   S y s te ms   Un d e r   V a r io u s   C h a n n e ls ( A . H.   S h a r ie f ) 6 9 4 ( , ) = , ( ( , , ) ) ( 1 6 ) I n   th e   a b o v e   e x p r e s s io n ,   p r e p r e s e n ts   t h e   m a x i m u m   C I R   o f   a p a r tic u la r   r o w   o f   t h e   m a tr i x   g i v e n   b y   ( 1 4 )   a n d th e   s e c o n d   te r m   r e p r e s e n ts   t h e   m e a n   d e v ia tio n   o f   th e   C I R   o f   th a t   r o w   f r o m   th e   p e a k   ( p )   o f   th a r o w .   T h u s ir r e s p e c tiv e   o f   th e   v a l u e   o f , ( , ) c a n   b e   u s e d   f o r   d a ta   a llo c a t io n   a n d   c o m b i n i n g   to   g e ta   s u b - o p ti m a C I R p e r f o r m a n c e . 3 . 1 . Ra y le ig h   Dis t r ib u t io n R a y le ig h   f a d in g   i s   a   r a tio n a m o d e l,   w h e n   a n   e n v ir o n m e n t   th a c o n s i s ts   o f   m a n y   o b j e c ts   c a n   s c a t te r th e   tr a n s m itte d   s i g n a l   b e f o r e   t h e   a r r iv a l   o f   s i g n a a r e c e i v e r .   T h e c e n tr a li m i t h e o r e m   h o l d s   th a t,   th e   c h a n n e l i m p u l s e   r e s p o n s e   c a n   b e   m o d e lle d   w e ll   a s   a   g a u s s ia n   p r o c e s s   ir r e s p e c tiv e   o f   i n d i v id u a c o m p o n e n t s d is tr ib u tio n   w h e n   th e r e   a r e   e n o u g h   m u c h   s c a tte r   [ 1 0 ] .   W h e n   w e   a p p l y   C e n tr a L i m it  T h e o r e m   ( C L T )   to   th e la r g e   n u m b e r   o f   p a th s ,   t h e n   e a c h   p a th   c a n   b e   m o d e lle d   w it h   ti m e   a s   th e   v a r ia b le   a s   c ir c u la r l y   s y m m e tr ic c o m p le x   Ga u s s ia n   r a n d o m   v a r ia b le   ( GR V ) ,   w h ic h   is   k n o wn   a s   R a y le ig h   c h a n n e m o d e [ 1 1 ] .   W h e n   th e r e   i s n o   p r e v a le n c o m p o n e n to   th e   s c a tte r   s u c h   m o d e w ill  h a v e   t h e   m e a n   o f   z e r o   a n d   th e   p h a s e   b e t w e e n   0   a n d   2 π r a d ia n s .   T h e r e f o r e   th e   c h a n n e l   r e s p o n s e   e n v e lo p e   is   R a y le i g h   d is tr ib u te d . F ig u r e 3 . P r o p o s e d   B lo c k   d ia g r a m   o f   I C I   S e l f   c a n c e l la tio n   with   R a y le i g h   a n d   R ic ia n   C h a n n e l A   c ir c u la r l y   s y m m e tr ic   c o m p l e x   GR i s o f   t h e   f o r m , = + w h e r e   th e   r e a a n d   i m a g in a r y   p a r ts   a r e   z e r o   m e a n   i. i. d .   GR V s . F o r   c ir c u la r l y   s y m m e tr ic   c o m p le x   r a n d o m   v a r ia b le , [ ] = = [ ] A   c ir c u la r l y   s y m m e tr ic   c o m p l e x   GR i s   c o m p le te l y   s p e c i f ie d   b y   t h e   v a r ia n c e = [ ] T h e   m a g n it u d e | | ,   w h ic h   h a s   t h e   P DF   o f ( ) ,   is   c a lle d   a s   R a y le ig h   r a n d o m   v a r ia b le ( ) = , > 0 3 . 2 . Ric ia n   Ch a n n e Dis t r ib u t io n I o c c u r s   w h e n   a   tr a n s m itt e d   s ig n a w i ll  d e v ia te   f r o m   its   n o r m a p a th   a n d   c a n c e ls   it s e l f a u to m a t ic a ll y .   I i s   a n o n - d e te r m i n is t ic   m o d e l.   T h e   tr a n s m itt e d   s ig n a l   c a n   a r r iv e   a t h e   r e c e iv e r   e n d   b y   s e v e r a l d if f e r e n p a th s ,   a n d   a le a s t h e r e   is   c h a n g e   i n   o n e   p a th .   W h e n   t h e   p a th   is   m u c h   s tr o n g e r   th a n   t h e   o th e r s , t y p ic a ll y   a   li n e   o f   s ig h ( L o S )   s ig n a i s   k n o w n a s R ic ia n f a d in g   ( R F ) . I n t h is , a   R ic ia n   d is tr ib u tio n   is   u s e d   to Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8 I J E C E   Vo l. 6 ,   No . 2 , A p r il 2 0 1 6 : 6 9 0 6 9 9 6 9 5 c h a r a c te r iz e th e   g a i n o f   th e a m p lit u d e .   W h e n   th e r e   is   n o L o S p a th   b e t w e e n   th e tr a n s m itte r a n d   th e   r e c e iv e r o f OF DM th e n t h e R a y le i g h   f a d i n g   [ 1 2 ] c a n   c a te g o r iz e   th e   R F . R F   c a n   b e   d e f in e d   b y   t w o   p a r a m e te r s k n o w n   a s a n d .   P a r a m e te r is   c a lle d   a   R is e   f a c to r   a n d   it  is d e f in e d   a s   th e   r a tio   b e t w e e n   t h e   d ir e c p a th s   p o w e r   to   th e   o th e r   s c a tte r e d   p a th s   p o w e r .   An d   th e   i s   t h e   to ta l p o w e r   o f   b o th   p a t h s ,   w h ic h   c a n   a c ts   a s   a   s c a li n g   f a c to r   f o r   th e   R ic ia n   d is tr ib u t io n .   T h e   r e s u lt in g   P DF   i s   t h e n g iv e n   b y , ( ) = ( ) ( ) 2 ( ) W h e r e   th e is   th e 0 o r d e r   m o d i f ie d   B e s s e l   f u n c tio n   o f   f ir s k in d .   I f   t h e   v a l u e   o f is   z e r o   th e n   t h e   R F e n v e lo p e   w ill  p r o d u c e d   d o w n   to   th e   R a y le i g h   f a d e d   e n v e lo p e . 4 . E XP E R I M E NT A L   RE S UL T S I n   th i s ,   w e   h a v e   c o n s id e r e d   a n   OF DM   s y s te m   w it h N= 6 4 , 1 2 8   a n d   2 5 6 s u b c a r r ie r s ,   M - QAM   a n d   M - P S m o d u la tio n   s c h e m e s to m o d u la te   e a c h   o f   t h e   s u b c a r r ie r s .   T h e   s i m u la tio n   m o d e o f   th e e x is t in g   a n d p r o p o s e d   s c h e m e s   w it h   A W G N,   R a y le i g h   a n d R ic ia n   c h a n n e ls is   s h o w n   i n   F i g u r e 1 ,   F ig u r e 2   a n d   F ig u r e 3 . T h e   c o m p u te r   s i m u la tio n   u s i n g   M A T L A B 2 0 1 4 a a r e   p e r f o r m e d   to   e v a lu a te t h e C a r r ie r I n te r f e r e n c e R a t io ( C I R ) a n d   B it E r r o r R a te   ( B E R ) p e r f o r m a n c e o f   e x i s ti n g   a n d   p r o p o s e d   s c h e m e s   w it h   r e s p e c to   th e n o r m a liz e d   f r e q u e n c y   o f f s e t   a n d   S N R .   F i g u r e 4   ( a ) s h o w s   t h e   C I R   p e r f o r m a n c e   o f   s ta n d a r d OF DM   s y s te m , S S R   I C I   s e l f - c a n c e lla tio n   a n d   p r o p o s e d o p tim a l, s u b - o p ti m a a p p r o a c h e s   w i th   A W GN . I s h o w s   t h a th e p r o p o s e d   a lg o r ith m   u n d e r   th e   A W GN  c h a n n e c o n d itio n s   h a s   h i g h e s t   C I R   p e r f o r m a n c e .   I h a s   t h e   C I R   o f 6 0 . 2 3 d B ,   w h e r e   t h e   e x is t in g   a n d   s ta n d a r d   OF DM   h a s   th e   C I R   v a l u e s   o f   4 4 . 3 2 d B   a n d   3 3 . 2 8 d B . F ig u r e 4   ( b ) s h o w s   B E R   p e r f o r m a n c e   o f   th e   s ta n d a r d   OF DM   s y s te m , c o n v e n tio n a S S R   I C I   s e l f   c a n c e lla tio n   a n d   t h e p r o p o s e d   a p p r o a c h . A s   s e e n   f r o m   F i g u r e 4   ( a ) th e   C I R   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o p o s e d   o p tim a a p p r o a c h   is a b o u t 6 0 . 2 3 d B f a r b e tte r   th a n   th e s u b - o p ti m a a n d   c o n v e n tio n a s c h e m e s .   T h e   C I R   p e r f o r m a n c e   o f   p r o p o s e d s c h e m e   is   s li g h tl y   w o r s e   th a n   c o n v e n tio n a S S R   I C I   s e lf c a n c e lla tio n   s c h e m e f o r [ 0 . 03 , 0 . 25 ] .   T h e   B E R p e r f o r m a n c e   o f   th e   p r o p o s e d   s c h e m e   is   v e r y   m u c h   i m p r o v e d   in c o m p a r is o n   to   s ta n d a r d   OF DM s y s te m   a n d v e r y   c lo s e   to c o n v e n tio n a S S R   I C I   s e l f   c a n c e lla tio n   s c h e m e in   [ 3 ] . ( a ) ( b ) F ig u r e 4 . ( a )   C I R   p e r f o r m a n c e   a n d   ( b )   B E R   p e r f o r m a n c e   C o m p a r i s o n F ig u r e 5   ( a )   a n d   ( b )   s h o w s   th a th e   tr a n s m itte d   d a ta   a n d   m o d u la te d   d a ta   w it h   1 2 8   s u b c a r r ie r s   a n d 1 2 8 - P S K. T h e   p e r f o r m a n c e   o f   th e   p r o p o s e d   s c h e m e   w it h   h i g h e r   m o d u la tio n   le v e ls   h a s   s h o w n   in   f i g u r e 6   a n d f i g u r e 7 .   W e   te s te d   it  w i th   1 2 8 - Q A M   a n d   N= 1 2 8 s u b c a r r ie r s   a n d   w e   g o t h e   C I R   o f   6 3 . 9 9 3 2   d B ,   w h ic h   is   a n i m p r o v e d   p e r f o r m a n c e   t h a n   th e   f ig u r e 4   r e s u lt s . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E I S S N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 A n I mp r o v e d   I C I   S e lf  C a n c e lla tio n   S c h e me   fo r   OF DM   S y s te ms   Un d e r   V a r io u s   C h a n n e ls ( A . H.   S h a r ie f ) 6 9 6 ( a ) ( b ) F ig u r e 5 .   ( a )   Da ta   o f   T r a n s m it te r ( b )   m o d u la te d   d a ta F ig u r e 6 .   C I R   P e r f o r m a n c e   w i th   N= 1 2 8   a n d   1 2 8 - QA M F ig u r e 7 . B E R   p e r f o r m a n c e   with   1 2 8 - Q A M   a n d N= 1 2 8 F ig u r e 8 .   M o d u la te d   d a ta   w ith   1 2 8 - QA M Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8 I J E C E   Vo l. 6 ,   No . 2 , A p r il 2 0 1 6 : 6 9 0 6 9 9 6 9 7 T h e   m o d u la te d   o u tp u o f   1 2 8 - QA M   in   p r e s e n c e   o f   A W G is   s h o w n   i n   f i g 8   a n d   it  h a s   g o t th e   C I R w h ic h   is   s h o w n   in   f i g u r e 6 . F u r t h e r   C I R   i m p r o v e m e n t   c a n   b e   a c h ie v e d   b y   u s in g   R a y le i g h   d is tr ib u tio n   i n s te a d   o f   A W G N.   F i g u r e 9   s h o w s   th e   p e r f o r m a n c e   o f   th e   p r o p o s e d   s c h e m e   in   p r e s e n c e   o f   R a y le i g h   c h a n n e d is tr ib u tio n   w ith   1 2 8 - P S K a n d   2 5 6   s u b c a r r ie r s . W e   c a n   s e e   th a th e   p r o p o s e d   s c h e m e   h a s   g o m a x i m u m   C I R   o f   7 1 . 3 2 5 w it h   th e   R a y le i g h d is tr ib u tio n .   F i g u r e 8   s h o w s   t h e   tr a n s m itte d   d a t a   w it h   2 5 6   s u b c a r r ie r s   a n d   m o d u la te d   d a ta   w ith   1 2 8 - P S a n d th e   f i g u r e 1 0   s h o w s   t h e   c o m p a r is o n   b e t w e e n   th e   c o n v e n ti o n a s c h e m e s   w i th   A W GN  a n d   w it h   R a y le i g h .   I t c a n   b e   o b s e r v e d   th a w h i le   i n c r e a s i n g   in   t h e   f r e q u e n c y   o f f s e s till  t h e   C I R   p e r f o r m a n c e   s ta b le   w it h   t h e p r o p o s e d   R a y le ig h   a p p r o a c h   a n d   h a s   m a x i m u m   C I R   o f   5 1 d B .   I t’ s   m u c h   h i g h e r   t h a n   t h e   o th e r   c o n v e n t io n a l I C I   r e d u c tio n   te c h n iq u e s   [ 3 - 8 ] .   F ig u r e 1 0   s h o w s   th e   p e r f o r m a n c e   o f   R ic ia n ,   w h ic h   h a s   g o a l m o s e q u a l r e s u lt s   a s   R a y le i g h   c h a n n e l. ( a ) ( b ) F ig u r e 9 .   ( a )   T r a n s m itte d   Da ta   o f   N= 2 5 6   a n d   ( b )   m o d u la te d   d a ta   w it h   1 2 8 - P S K F ig u r e 1 0 .   C I R   p e r f o r m a n c e   w it h   N= 2 5 6   a n d 1 2 8 - P S u n d e r   R a y le i g h ,   R ic ia n c h a n n e m o d e ls Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E I S S N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 A n I mp r o v e d   I C I   S e lf  C a n c e lla tio n   S c h e me   fo r   OF DM   S y s te ms   Un d e r   V a r io u s   C h a n n e ls ( A . H.   S h a r ie f ) 6 9 8 T a b le   1 . S im u la tio n   p a r a m e te r s P a r a m e t e r s S p e c i f i c a t i o n s F F T   &   I F F si z e 8 N o .   o f   S u b c a r r i e r s 6 4 ,   1 2 8   a n d   2 5 6 C y c l i c   p r e f i x 1 C h a n n e l   m o d e l A W G N ,   R a y l e i g h   a n d   R i c i a n M o d u l a t i o n   s c h e m e Q A M ,   Q P S K C o n st e l l a t i o n   p o i n t s 4 ,   8 , 1 6 ,   3 2 ,   …  a n d   1 2 8 O F D M   b l o c k   si z e 8 5 . CO NCL U S I O N He r e   in   t h is   p a p e r   w e   i n tr o d u c e d   a   n e w   I C I s e l f c a n c e ll a tio n   a l g o r ith m i n   p r e s e n c e   o f   v a r io u s c h a n n e e n v ir o n m e n ts   f o r   h i g h e r   m o d u la tio n   le v e l s   w it h   i n c r e a s e d   s u b c a r r ie r s .   A n d a l s o   w e   h a d   c o m p a r e d th e   s i m u la tio n   r e s u lts   w it h   t h e   e x i s ti n g   a l g o r ith m s w it h   th e   p r o p o s e d   s c h e m e   u n d e r   t h e   AW GN,   R a y le i g h   a n d R ic ia n   d is tr ib u tio n s . Af te r   o b s e r v in g   t h e   s i m u la tio n   r e s u lts   t h e   R a y le ig h   a n d   R ic ia n   h a s   p e r f o r m e d   w e ll   w it h N= 2 5 6   a n d   1 2 8 - P S a s w e ll   a s   1 2 8 - Q A M .   W e   a c h ie v e d   th e   m a x i m u m   C I R   o f   7 1 . 3 2 5 d B . T h e   p r o p o s e d s c h e m e   w e ll  i m p r o v e d   th e   p e r f o r m a n c e   o f   C I R   a n d   a ls o   d e c r e a s e s   t h e   b it  e r r o r   r a te   w it h   i n c r e a s i n g   s i g n a to n o is e   r a tio   v a l u e s . RE F E R E NC E S [ 1 ] Y . W u   a n d   W . Y .   Z o u ,   O rt h o g o n a l   f re q u e n c y d i v i s i o n   m u l t i p l e x i n g :   A   m u l t i c a rri e m o d u a l t i o n   s c h e m e ,   IE E E T ra n s a c t i o n   o n   C o n s u m e E l e c t ro n i c s ,   v o l .   4 1 ,   n o .   3 , p p   3 9 2 - 3 9 9 ,   A u g .   1 9 9 5 . [ 2 ] P . H . M o o s e ,   A   T e c h n i q u e   f o o rt h o g o n a l   f re q u e n c y   d i v i s i o n   m u l t i p l e x i n g   f re q u e n c y   o ff s e t   c o rr e c t i o n ,   ’’ IE E E T r a n s a c t i o n s   o n   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   4 2 ,   p p   2 9 0 8 - 2 9 1 4 ,   O c t .   1 9 9 4 . [ 3 ] Y .   Z h a o   a n d   S . G .   H a g g m a n ,   In t e rc a rri e In t e rf e re n c e   S e l f - Ca n c e l l a t i o n   S c h e m e   f o O F D M   M o b i l e Co m m u n i c a t i o n   S y s t e m s ’’, IE E E   T r a n s a c t i o n s   o n   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   4 9 ,   n o .   7 ,   p p .   1 1 8 5 - 1 1 9 1 ,   J u l .   2 0 0 1 . [ 4 ] H . G .   Y e h ,   Y . K .   Ch a n g ,   a n d   B.   H a s s i b i ,   A   s c h e m e   f o c a n c e l l i n g   i n t e c a rri e i n t e rfe re n c e   u s i n g   c o n j u g a t e t ra n s m i s s i o n   i n   m u l t i c a rri e c o m m u n i c a t i o n   s y s t e m s " , IE E E   T r a n s .   W i r e l e s s   Co m m u n i c a t i o n . ,   v o l .   6 ,   n o .   1 ,   p p .   3 - 7 , J a n .   2 0 0 7 . [ 5 ] Ch i n - L i a n g   W a n g   a n d   Y u - Ch i h   H u a n g ,   In t e c a rri e In t e rfe re n c e   Ca n c e l l a t i o n   U s i n g   G e n e ra l   P h a s e   Ro t a t e d Co n j u g a t e   T ra n s m i s s i o n   f o O F D M   S y s t e m s , IE E E   T r a n s a c t i o n s   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   5 8 ,   n o .   3 ,   p p .   8 1 2 - 8 1 9 , M a rc h   2 0 1 0 . [ 6 ] K . S a t h a n a n t h a m ,   R. M . A . P . Ra j a t h e v a   a n d   S l i m a n e   Be n   S l i m a n e A n a l y s i s   o f   O F D M   i n   t h e   P r e s e n c e   o f   F r e q u e n c y O f f s e t   a n d   a   M e t h o d   t o   R e d u c e   P e r f o r m a n c e   D e g r a d a t i o n , G l o b a l   T e l e c o m m u n i c a t i o n s   Co n f e re n c e ,   IE E E ,   v o l . 1 , p p .   7 2 - 7 6 ,   2 0 0 0 . [ 7 ] T u re l i U . , K i v a n c D . , H u i L i u ,   E x p e ri m e n t a l   a n d   A n a l y t i c a l   S t u d i e s   o n   a   H i g h - Re s o l u t i o n   O F D M Ca rri e r F re q u e n c y O ffs e t E s t i m a t o r , IE E E   T a n s a c t i o n s   o n   V e h i c u l a r   T e c h n o l o g y , V o l .   5 0 ,   N o .   2 ,   p p :   6 2 9 - 6 4 3 ,   2 0 0 1 . [ 8 ] Y u   F u   a n d   Ch i   C h u n g   K o ,   A   N e w   ICI  S e l f Ca n c e l l a t i o n   S c h e m e   f o O F D M   S y s t e m s   b a s e d o n   a   G e n e ra l i z e d S i g n a l   M a p p e r” ,   5 t h In t e rn a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   W i re l e s s   P e rs o n a l   M u l t i m e d i a   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   3 ,   p p .   9 9 5 - 9 9 9 ,   O c t .   2 0 0 2 . [ 9 ] J . H .   M a t h e w s ,   K . K .   F i n k ,   N u m e ri c a l   M e t h o d s   u s i n g   M a t l a b ,   4 t h e d i t i o n ,   P re n t i c e - H a l l   In c . ,   2 0 0 4 . [ 1 0 ] Ro b e rt s o n ,   P . ;   K a i s e r,   S .   " T h e   e ff e c t s   o f   D o p p l e s p re a d s   i n   O F D M   ( A )   m o b i l e   ra d i o   s y s t e m s " ,   V e h i c u l a r T e c h n o l o g y   Co n f e r e n c e ,   1 9 9 9 .   V T 1 9 9 9 - F a l l .   IE E E   V T S . [ 1 1 ] Be rn a rd   S k l a ( J u l y   1 9 9 7 ) .   " R a y l e i g h   F a d i n g   Ch a n n e l s   i n   M o b i l e   D i g i t a l   C o m m u n i c a t i o n   S y s t e m s   P a rt   I: Ch a ra c t e ri z a t i o n " .   IE E E   C o m m u n i c a t i o n s   M a g a z i n e   3 5   ( 7 ) :   9 0 1 0 0 . [ 1 2 ] A b d i ,   A .   a n d   T e p e d e l e n l i o g l u ,   C.   a n d   K a v e h ,   M .   a n d   G i a n n a k i s ,   G . ,   " O n   t h e   e s t i m a t i o n   o f   t h e   K   p a ra m e t e f o t h e Ri c e   f a d i n g   d i s t ri b u t i o n " ,   IE E E   C o m m u n i c a t i o n s   L e t t e rs ,   M a rc h   2 0 0 1 ,   p .   9 2 - 9 4 . [ 1 3 ] S .   P o p a ,   N .   D r a h g i c i u ,   R.   Re i z ,   ―F a d i n g   T y p e s   i n   W i re l e s s   Co m m u n i c a t i o n s   S y s t e m s , ǁ  J .   E l e c t .   a n d   E l e c t ro n . E n g . ,   v o l .   1 ,   p p .   2 3 2 - 2 3 7 ,   2 0 0 8 . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8 I J E C E   Vo l. 6 ,   No . 2 , A p r il 2 0 1 6 : 6 9 0 6 9 9 6 9 9 B I O G RAP H I E S O F   AUT H O RS A . H . S h a ri e f   o b t a i n e d   h i s   B. E   f ro m   O s m a n i a   U n i v e rs i t y   i n   1 9 9 6 ,   M . T e c h   f ro m   J N T U   K a k i n a d a i n   2 0 1 0   a n d   i s   c u rre n t l y   p u rs u i n g   h i s   P h D   f ro m   A c h a r y a   N a g a rj u n a   U n i v e rs i t y . H e   i s   w o rk i n g   a s   A s s o c i a t e   P r o f e s s o i n   G a n d h i j i   I n s t i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y .   H i s   a re a s o f   i n t e re s t   i n c l u d e   W i re l e s s   Co m m u n i c a t i o n ,   M o b i l e   Co m m u n i c a t i o n s ,   O F D M . D r. M . S a t y a   S a i   Ra m o b t a i n e d   h i s P h . D .   f ro m   J N T U   H y d e ra b a d , In d i a .   Cu rre n t l y   h e   i s   w o rk i n g a s   P r o f e s s o a n d   H e a d   o f   t h e   D e p a rt m e n t   i n   Ch a l a p a t h i   I n s t i t u t e   o f   E n g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y , G u n t u r,   In d i a . H e   h a s   a   l a rg e   n u m b e o f   t e c h n i c a l   p a p e rs   p u b l i s h e d   i n   n a t i o n a l   a n d   i n t e r n a t i o n a l j o u r n a l s   a n d   c o n f e re n c e s . H i s   s p e c i a l i z a t i o n s   i n c l u d e   M i c ro w a v e   E n g i n e e ri n g   a n d   S p e e c h   S i g n a l P r o c e s s i n g . H i s   a re a s   o f   i n t e re s t   i n c l u d e Co m m u n i c a t i o n s ,   S p e e c h   P r o c e s s i n g a n d   Im a g e P r o c e s s i n g . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.