I nte rna t io na l J o urna l o f   I nfo rm a t ics a nd   Co m m un ica t io n T ec hn o lo g y   ( I J - I CT )   Vo l.  1 4 ,   No .   1 ,  A p r il   20 2 5 ,   p p .   1 82 ~ 194   I SS N:  2252 - 8 7 7 6 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 / ijict . v 1 4 i 1 . pp 182 - 1 9 4           182       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ict. ia esco r e. co m   The integra tion  of discre te  co ntour let  t ra nsfo rm in  O FDM   framewo rk  for fu ture  wireless  co mm unica tion       M o ha m ed  H us s ien  M o ha m ed  Ner m a 1, 2 ,   A da m   M o ha m ed   Ahm ed  Abdo 3   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   C o mp u t e r s  a n d   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t y   o f   T a b u k ,  Ta b u k ,   S a u d i   A r a b i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g ,  S u d a n   U n i v e r i t y   o f   S c i e n c e s   a n d   Te c h n o l o g y ,   K h a r t o u m ,  S u d a n   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,  F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   S c i e n c e ,  U n i v e r si t y   o f   N y a l a ,  N y a l a ,  S u d a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   3 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct  8 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   1 9 ,   2 0 2 4       In   th e   u p c o m i n g   e ra ,   t h e   fo r th c o m in g   six t h - g e n e ra ti o n   (6 G )  wire les s   c o m m u n ica ti o n   n e two r k   will   d e m a n d   h ig h l y   e fficie n t  tec h n o lo g y   to   su p p o r t   e x ten siv e   c a p a c it y ,   u lt ra - h ig h   sp e e d s,  lo w  late n c y ,   sc a lab il it y ,   a n d   a d a p tab il it y .   Wh il e   t h e   c u rre n t  f if th - g e n e ra ti o n   ( 5 G )   wire les s c o m m u n ica ti o n   sy ste m   re li e s  o n   OFDM   tec h n o l o g y ,   t h e   e v o l u ti o n   to wa rd s   a   b e y o n d   5 G   wire les s  c o m m u n ica ti o n   sy ste m   n e c e ss it a tes   a   n e w  OFDM   fra m e wo rk .   T h is  stu d y   i n tr o d u c e s  a   n o v e l  OFDM   sy ste m   th a t  in teg ra tes   th e   d isc re te   Co n t o u rlet   tran sf o rm .   A   c o m p a ra t iv e   a n a l y sis h a s  b e e n   c o n d u c ted   a m o n g   t h e   p ro p o se d   s y ste m ,   c o n v e n ti o n a l  O F DM,   a n d   c u r v e let - b a se d   OFDM   sy ste m s.  Th e   re su lt s  i n d ica te  th a t  th e   p ro p o se d   s y ste m   o ffe rs  imp ro v e m e n ts  in   b it   e rro r  ra te  (BER),   re d u c e d   c o m p u tati o n a l   c o m p lex it y ,   d e c re a se d   p e a k - t o - a v e ra g e   p o we r  ra ti o   (P APR),   a n d   e n h a n c e d   p o we r  sp e c tru m   d e n sity   (P S D)   wh e n   c o n tras ted   with   b o th   th e   tra d it io n a l  a n d   c u r v e let - b a se d   sy ste m s.   K ey w o r d s :   B E R   C o n to u r let  t r an s f o r m   OFDM   PAPR   PSD   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am ed   Hu s s ien   Mo h a m ed   Ner m a   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   C o m p u ter s   an d   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y   Un iv er s ity   o f   T a b u k   T ab u k ,   Sau d i A r ab ia   E m ail:  m n er m a@ u t.e d u . s a       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   1 9 5 7 ,   th e  n o tio n   o f   t r an s m itti n g   a  s et  o f   o r th o g o n al   s u b ca r r ier s   was  in tr o d u ce d   with   th e  aim   o f   ef f icien tly   s en d in g   th ese  s u b ca r r ier s   with o u t  an y   o v er la p   o r   d is tu r b an ce   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   I n itially ,   th is   id ea   wa s   ex ec u ted   th r o u g h   th e  d is cr ete   f o u r ier   tr a n s f o r m   ( DFT) ,   wh ich   was  s u g g ested   in   1 9 7 1   [ 3 ] .   Su b s eq u en tly ,   th e  f ast  f o u r ier   tr an s f o r m   ( FF T )   was  u tili ze d ,   lead in g   t o   th e   e m er g en ce   o f   t h e  o r th o g o n al  f r eq u en c y   d iv is io n   m u ltip lex in g   ( OFDM)   s y s tem   as  a  p r o m is in g   f ield   f o r   e x p l o r atio n   an d   an aly s is .   Nu m er o u s   p u b licatio n s   h av e   d elv ed   in to   s u b jects a s s o ciate d   with   th is   s y s tem   [ 4 ] - [ 7 ] .   As  p er   r ef er en ce s   [ 1 ] - [ 4 ] ,   OFDM  r ep r esen ts   a  f o r m   o f   m u lticar r ier   m o d u latio n   s y s tem   ( MCM)   th at   em p lo y s   a n   o r th o g o n al   m u lti ca r r ier   to   co n cu r r en tly   tr an s m it  d ata  d ev o i d   o f   a n y   in ter - ca r r ier   in ter f er e n ce   ( I C I ) .   W h ile  OFDM  s y s tem s   wer e  in teg r al  t o  f if th - g en er ati o n   ( 5G )   an d   ea r lier   iter atio n s ,   m o r e  s o p h is ticated   OFDM  s y s tem s   ar e  im p er ativ e  to   m ee t  t h e  r e q u is ites   o f   s ix th - g en er atio n   ( 6G )   a n d   f o r th c o m in g   g en er atio n s .   T h e  co n v en tio n al   OFDM  s y s tem ,   g r o u n d e d   in   t h e  DFT,   f ac ilit ates  th e  s u cc ess f u l  tr an s m is s io n   o f   m u ltip l e   o r th o g o n al  d ata  s tr ea m s   with o u t  o v er lap p i n g   s y m b o ls   o r   i n ter - ch an n el  in ter f er en ce ,   th e r eb y   o p tim izin g   th e  d ata  r ate  with in   t h e  lin ea r   b an d wid th   [ 8 ] .   T h e  s ch em atic  f o r   o r th o g o n al   p ar allel  d ata   tr an s m is s io n   u s in g   DFT  is   d ep icted   in   Fig u r e   1 .   Ass u m in g   x ( n )   s ig n if ies  th e  d is cr ete - tim e  r en d itio n   o f   a  tim e - d o m ain   s ig n al,   x ( t) ,   th e  DFT  tr an s f o r m atio n   f o r   x ( n )   in   th e  f r e q u en c y   d o m ain   ( FD) ,   lab eled   as X( k ) ,   ca n   b e  a r ticu lated   as:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6         Th e  in teg r a tio n   o f  d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r m  in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   183   ( )   =   ∑ [ ] − 2  − 1 = − 0   ,   = 0 , 1 , 2 , ⋯ , − 1   ( 1 )     T o   o b tai n   t h e  in v er s e  d is cr ete - tim e  d o m ain   s ig n al   ( x ( n ) ) ,   w h ich   is   th e   tr an s f o r m atio n   o f   X( k )   b ac k   in to   th e  d is cr ete  d o m ain ,   th e   f o llo win g   eq u atio n   ca n   b e  u tili ze d :     ( )   =   1 ∑ ( ) 2  − 1 = 0   ,   = 0 , 1 , 2 , ⋯ , − 1   ( 2 )           Fig u r e  1 .   B lo ck   d iag r am   o f   p a r allel  an d   o r t h o g o n al  d ata  tr a n s m is s io n       C o n s id er in g   a   s eq u en ce   o f   tr a n s m itted   d ata  as   d 0 ,   d 1 ,   .   .   . d m ,   alo n g   with   th e   d is cr ete  im p u ls e  r esp o n s e   o f   th e   tr an s m itter   f ilter   as  a i ( n ) .   T h e  tr a n s m is s io n   ch an n el' s   d is cr ete  im p u ls e  r esp o n s e  a s   h ( n ) ,   an d   th e   d is cr ete  ch an n el' s   n o is e  as   g ( n ) ,   it  ca n   also   b e  tak in g   in to   ac co u n t   th e  r ec eiv er   f ilter ' s   d is cr ete  i m p u ls e  r esp o n s e  as   b i ( n ) ,   a n d   a  s eq u en ce   o f   esti m ated   r ec eiv ed   d ata  as  d ^ 0 ,   d ^ 1 ,   .   .   . d ^ m .   Un d er   th ese  co n d itio n s ,   th e  ex p r ess io n   f o r   th e  t r an s m itted   s ig n al  ca n   b e  d er iv ed   u s in g :     ( )    =    1 ∑ 2  − 1 = 0   ( 3 )       T h e  s ig n al  th at  is   u ltima tely   r e ce iv ed   at  th e  o u tp u t c a n   b e  d escr ib ed   as:     ( )    =    1 ∑ ℎ ( , ) ( − )   +   ( ) − 1 = 0     ( 4 )     T h e  s ig n als  r ec eiv ed ,   d en o ted   as  y ( n ) ,   in clu d in g   y 1 ( n ) ,   y 2 ( n ) ,   .   .   .   y m ( n )   ar e  o r th o g o n al,   it  im p lies   th at  th ey   ar e  m u tu ally   p er p en d icu lar   to   o n e   an o th e r .     ∫ ( ) ( −  )  ∞ − ∞ =   0     ,        = ± 1 , ± 2 , ⋯   ( 5 )     W h er e,   ( ) = ∫ ℎ ( − ) ( )  ∞ − ∞ .   I n   th e   d is cr ete  tim e  d o m ain ,   th e  c o r r ela tio n   b etwe e n   d i ,   a i   a n d   h ( n )   will  r esu lt  in   c o n v o lu tio n ,   wh er ea s   in   t h e  d is cr ete   f r e q u en c y   d o m ain ,   it   will  b e   r ep r esen ted   b y   m u ltip licatio n .   I f   we  ass u m e  f lawless   ch an n el  esti m atio n   an d   r em o v al  o f   n o i s e,   th en   th e  s ig n al  r ec eiv e d   ca n   b e  ex p r ess ed   as:        =     +     ( 6 )     Nu m er o u s   alter n ativ e  tr an s f o r m atio n   m eth o d s   h av e  b ee n   s u g g ested   af ter   th e  ad v en t  o f   th e  FF T .  T h ese  en co m p ass   th e  m o d u lated   lap p ed   tr a n s f o r m   ( ML T ) ,   d is cr ete  co s in e  tr an s f o r m   ( DC T ) ,   d is cr ete  wav elet   tr an s f o r m   ( DW T ) ,   wav elet  p a ck et  tr an s f o r m   ( W PT) ,   co m p l ex   wav elet  tr an s f o r m   ( C W T ) ,   co m p lex   wav elet  p ac k et  tr an s f o r m   ( C W PT) ,   d u al - tr ee   co m p lex   wav elet  tr an s f o r m   ( DT ℂ W T ) ,   an d   cu r v elets  tr an s f o r m   ( C u r T ) .   Mo r eo v er ,   a   n o v el  tr a n s f o r m a tio n   ap p r o ac h   k n o wn   as  th e   d is cr ete  C o n to u r let  tr a n s f o r m   ( DC o n T )   h as  b ee n   em p lo y ed   in   th is   in v esti g atio n .   T h e  MCM  s y s tem s   ar e  b r o ad l y   d iv id e d   in t o   wir ed   an d   wir e less   s y s tem s ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e   2 .   W ir eles s   s y s tem s   em p lo y   b lo ck - tr an s f o r m   m eth o d s   f o r   th ei r   ex ec u tio n ,   s u ch   as  FF T ,   M L T ,   DC T ,   W T ,   an d   FDC u r T .   T h e  W T - b ased   s y s tem s   ca n   b e  f u r th er   s eg m en ted   in to   DW T ,   W PT,   C W PT,   an d   DT ℂ W T .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l ,  Vo l.  1 4 ,   No .   1 ,  A p r il   20 2 5 :   182 - 1 9 4   184   Similar ly ,   th e  C u r T - b ased   s y s tem s   f all  in to   two   ca teg o r ies :  FDC u r T   v ia  USF FT  an d   FDC u r T   v ia  W r ap p in g .   I n   th is   r esear ch ,   o u r   atten tio n   is   d ir ec ted   to war d s   th e  DC o n T - b ased   s y s tem   as  a  tr an s f o r m ativ e  p r o p o s itio n   in   th is   wo r k .           Fig u r e  2 .   C lass if icatio n   o f   th e  MCM  s y s tem s       2.   T H E   C O NS I D E RE D   SYS T E M S M O D E L   2 . 1 .     T he  co nv ent io na l sy s t e m   T h e  OFDM  s y s tem   is   b ased   o n   th e   DFT,   wh ich   in v o lv es  b o th   f o r war d   an d   in v e r s e  tr an s f o r m atio n s   [3 ] - [ 8 ] .   I n   th e  tr an s m itter ,   th e  in v er s e  DFT  ( I DFT) is   u s e d ,   wh ile  th e  r ec eiv er   u tili ze s   th e  f o r war d   DFT.   Ass u m in g   th at  th er e  ar e  N  s u b ca r r ier s ,   let  d N  b e   th e  co m p lex   d is cr ete  tr an s m itted   d ata.   T h e  o u tp u t  o f   th e   I DFT  r esu lts   in   th e  tr an s m itted   s ig n al  x ( n ) ,   wh ich   ca n   b e   ex p r ess ed   as f o llo ws:     ( )    =    1 √ ∑ 2    ;   = 0 , 1 , 2 , ⋯ , − 1 − 1 = 0   ( 7 )     Su p p o s e  th at   th e   ch an n el  im p u ls e  r esp o n s e  is   d e n o ted   as  h ( n )   a n d   th e   ad d itiv e   wh ite   Gau s s ian   n o is e   is   r ep r esen ted   b y   g ( n ) .   O n   th e  r e ce iv in g   en d ,   th e  s ig n al  r ec eiv e d   is   r ef er r ed   to   as y ( t) .     ( )    =    1 √ ∑ 2  ∗ ℎ ( )   + ( ) − 1 = 0   ( 8 )     B y   u tili zin g   th e  o r th o g o n ality   ch ar ac ter is tic,   it  is   p o s s ib le  to   d etec t  th e  tr an s m itted   s ig n al  x ( n )   at  th e   r ec eiv er   en d   th r o u g h   DFT  wh en   co n s id er in g   p e r f ec t  ch an n e l  esti m atio n .   T h is   ca n   b e  ac h i ev ed   b ased   o n   th e   in f o r m atio n   o b tain e d   f r o m   th e   r ec eiv ed   s ig n al  y ( n ) .        =    ∑ ( ) − 2  − 1 = 0     ( 9 )     T h e  r etr iev al   o f   th e   co m p le x   s et  o f   t r an s m itted   d ata,   in   a   d is cr ete  f o r m at  ( b N ) ,   is   ac h i ev ab le  th r o u g h   th e   im p lem en tatio n   o f   th e  s u b s eq u en t a p p r o ac h :        =    ∑ ⌢ − 1 = 0     ( 1 0 )     2 . 2 .     M L T ,   DCT,  a nd   wa v ele t - ba s ed  s y s t em s   I n   OFDM  s y s tem s   u tili zin g   ML T ,   th e   I FF T   f u n ctio n   was  r ep lace d   with   th e  i n v er s e  M L T   ( I ML T )   f u n ctio n   f o r   tr an s m is s io n   p u r p o s es.  C o n v er s ely ,   th e  f o r wa r d   ML T   f u n ctio n   was  u s ed   o n   th e  r ec eiv e r   s id e   in s tead   o f   t h e  DFT  f u n ctio n   [ 9 ] - [ 1 1 ] .   T o   d e n o te  t h is   s u b s titu tio n ,   β F [ n ]   an d   β 1 [ n ]   wer e  u s ed   as  r ep r esen tatio n s   o f   th e  f o r war d   a n d   in v er s e  ML T   f u n ctio n s ,   r esp ec tiv ely .   Fo r   th e  N  s u b ca r r ier s ,   if   [ ] =   − s in [ ( 2 + 1 ) 4 ]   th en :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6         Th e  in teg r a tio n   o f  d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r m  in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   185   [ ]    =    [ ] √ 2   c os [ ( 2 + 2 + + 2 2 ) ]     ( 1 1 )     I f   we  d en o te  th e  r esu ltin g   s ig n al  at  th e  o u tp u t o f   th e   I ML T   a s   x ( n ) ,   it c an   b e  ex p r ess ed   as f o llo ws:     ( )   =    ∑ − 1 = 0 [ ]    ;   = 0 , 1 , 2 , ⋯ , − 1   ( 1 2 )     In   ( 13 )   a n d   ( 14 )   r ep r esen t  th e  r ec eiv ed   s ig n al   y ( t)   an d   th e  o u tp u t   s ig n al  a k   attain e d   th r o u g h   ML T   o n   th e   r ec eiv in g   en d ,   r esp ec tiv el y .     ( )   =    ∑ − 1 = 0 [ ]   ℎ ( ) + ( )   ( 1 3 )       =    ∑ ( ) − 1 = 0 [ ]   ( 1 4 )     R esear ch   h as  s h o wn   th at  in   o r d er   to   u tili ze   OFDM - b ased   DC T ,   it  is   n ec ess ar y   to   ap p ly   th e  f o r war d   DC T   f u n ctio n   ( r ep r esen ted   as   η F [ n ] )   o n   th e  tr an s m itter   s id e  an d   th e  in v er s e  DC T   f u n ctio n   ( r ep r esen ted   as   η I [ n ] )   o n   t h e  r ec eiv e r   s id e  [ 1 2 ] - [ 1 5 ] .   T h is   en s u r es  o p tim al   p er f o r m an ce   o f   th e  s y s tem   wh ile  m ain tain in g   ef f icien cy   an d   ac cu r ac y .       =   {     √ 1    ;   = 0                     √ 2   c os [  ( 2 + 1 2 ) ]    ;   = 1 , 2 , 3 , ⋯ , − 1   ( 1 5 )     Af ter   th e  tr an s m is s io n   o f   th e  s ig n al  x ( n ) ,   th e   s ig n al  y ( n )   is   r ec eiv ed   an d   th en   th e   d ata  is   esti m ated   ac co r d in g l y .     ( )   =    ∑ − 1 = 0 [ ]   ;   = 0 , 1 , 2 , ⋯ , − 1   ( 1 6 )     ( )   =    ∑ − 1 = 0 [ ] ∗ ℎ ( ) + ( )   ( 1 7 )     =    ∑ ( ) − 1 = 0   [ ]   ( 1 8 )     Fo r   th e  OFDM  b ased   o n   wav elet  tr an s f o r m   ac tu ally ,   v ar i o u s   f am ilies   o f   th e  wav elet  tr an s f o r m   wer e   ad o p ted   in   t h e  OFDM  s y s tem .   Star tin g   f r o m   th e  DW T   [ 1 6 ] - [ 1 9 ] ,   a n d   th e n   th e  W PT  [ 2 0 ] - [ 2 3 ] .   Af ter   t h at  th e  C W PT  [ 2 4 ] - [ 2 6 ] ,   an d   f in ally   t h e  DT ℂ W T   [ 2 7 ] - [ 3 6 ] .   Fo r   th e   DW T ,   let  ζ ( n )   b e   th e   wav elet   f u n ctio n ,   an d   l   b e  th e  co m p r ess io n   f ac to r .   x ( n )   at  th e  o u tp u t o f   t h e  in v e r s e  DW T   ( I DW T )   is :     ( )   =   ∑ ∑ 2 2 ⁄ ( 2 2 ⁄ − ) ∞ = 0 ∞ = 0   ( 1 9 )     At  th e  r ec eiv in g   en d ,   th e  s ig n al  th at  h as  b ee n   r ec eiv ed   ca n   b e  d en o ted   as  y ( n )   g iv en   in   ( 2 0 ) ,   wh er ea s   th e  s ig n al  th at  h as b ee n   esti m ated   at  th e  o u t p u t o f   DW T   ca n   b e  ex p r ess ed   as g iv e n   in   ( 2 1 ) :     ( )   =   ( ) ∗ ℎ ( )   +   ( )   ( 2 0 )       = ̂   =   ∑ 2 2 ⁄ ( ) ( 2 2 ⁄ − ) − 1 = 0   ( 2 1 )     I n   th e   co n tex t  o f   DW PT,   g iv e n   th e   DW PT  f u n ctio n   ψk ( n ) ,   in p u t  d ata  d i,   an d   in p u t  d ata  c o n s tellatio n   z i, j,   th e   r esu ltin g   o u tp u t sig n al  x ( n )   o b tain ed   th r o u g h   t h e  in v e r s e  DW P T   ( I DW PT)   ca n   b e  ca lcu lated   as:     ( )   =   ∑ ∑ ,   ( −  ) − 1 = 0   ( 2 2 )     T h e  s ig n al  th at  is   r ec eiv ed   at  t h e  r ec eiv er   s id e,   y ( t) ,   ca n   b e  e x p r ess ed   in   wr itin g   as:     ( )   = ( )   ∗   ℎ ( )   +   ( )   =   ∑ ℎ ( )    ( − )   +   ( )   ( 2 3 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l ,  Vo l.  1 4 ,   No .   1 ,  A p r il   20 2 5 :   182 - 1 9 4   186   T h e  esti m atio n   o f   th e   d i c an   b e  ac h iev ed   b y   tak in g   th e  in n er   p r o d u ct  ( ‹   .   ,   .   › )   o f   f u n ctio n s ,   wh ich   is   p er f o r m ed   at  th e  en d   o f   th e  p r o ce s s .       =    〈 ( − )   ,   ( ) 〉   ( 2 4 )     I n co r p o r atin g   th e  in t r icate   iter atio n   o f   wav elet  tr a n s f o r m atio n ,   th e  OFDM  s y s tem   u ti lized   th r ee   d is tin ct  m eth o d s   -   t h e  C W T ,   C W PT,   an d   DT ℂ W T .   T h e  tr an s m is s io n   o f   s ig n al  x ( n )   was  p en n ed   d o wn   u tili zin g   th e  C W T   an d   C W PT  m o d els.     ( )   =   ∑ ∑   ( ) , ( −  ) ∞ = 0 =   ( 2 5 )     T h e  f u n ctio n   γ l, m ( n )   o f   eith er   th e  C W T   o r   th e  C W PT  d eter m in es  th e  r ec eiv ed   s ig n al  y ( n ) ,   r ep r esen ted   in   eq u atio n   ( 2 0 ) .   Su b s eq u e n tly ,   t h e  r esu lt y ield s   an   esti m atio n   o f   th e  d ata.     ̂ ( )   = ∑ ∑ ( ) ∗ , ( −  ) ∞ = 0 =     ( 2 6 )     Up o n   ca r ef u l  a n aly s is ,   it  h as  b ee n   d is co v er e d   th at   th e  f o r war d   tr an s f o r m   ( ϒ)   f o r   th e  DT ℂ W T   ca n   b e   r ep r esen ted   in   t h e  f o llo win g   m an n er :     ϒ   = [ ℎ ]     ( 2 7 )     T h e  r ea l   an d   im a g in ar y   DT ℂ W T   ar e  r e p r esen ted   b y   F h   an d   F g   r esp ec tiv el y .   T o   o b tain   t h e  in v er s e  DT ℂ W T   ( DT ℂ W T ) ,   th e  f o llo win g   f o r m u la  ca n   b e  u s ed :     ϒ − 1   = [ ℎ − 1 − 1 ]   ( 2 8 )     Su b s e q u en tly ,   th e   s ig n al  x ( n )   th at  h as  b ee n   tr a n s m itted   w ill  ap p ea r   at  th e   o u tp u t   o f   th e  in v er s e   Dis cr ete  T im e  C o m p lex   W av elet  T r an s f o r m   ( I DT - C W T )   in   th e  f o llo win g   m an n e r :     ( )   =   ϒ − 1     ( 2 9 )     In   ( 2 0 )   p r o v id es  th e  v alu e  o f   th e  r ec eiv ed   s ig n al,   y ( n ) .   C o n s id e r in g   p er f ec t  ch a n n el  esti m atio n   an d   n o is e  elim in atio n ,   th e  d ata  esti m ated   b y   DT ℂ W T   ca n   b e  o b tain ed   f r o m   th e  o u tp u t.     =    ∑ ϒ ∗ ( ) − 1 = 0     ( 3 0 )     2 . 3 .     T he  curv elet   t ra ns f ro m   ba s ed  s y s t em   Sin ce   th e  c u r v elets  tr an s f o r m   ( C u r T )   was  in tr o d u ce d    [ 3 7 ] - [ 3 9 ] ,   it  ap p r o v e d   t h at  it’s  a   v er y   ef f ec tiv e   tech n iq u e  in   d if f e r en t  f ield s   in clu d in g   im ag e  p r o ce s s in g ,   s eismic   p r o ce s s in g ,   tu r b u len ce   an aly s is   in   f lu id   m ec h an ics,  s o lv in g   o f   p a r tial  d if f er en t  eq u atio n s ,   co m p r ess ed   s en s in g   o r   co m p r ess iv e  s am p lin g ,   an d   r ec en tly   in   th e  wir eless   co m m u n icatio n s   [ 4 0 ] - [ 4 2 ] .   Fig u r e  3   illu s tr ates  th e  f ast  d is cr ete  c u r v elet  tr an s f o r m   ( FDC u r T )   an d   its   f o r war d   an d   r ev er s e   co n v er s io n s   u tili zin g   wr a p p in g   b ased   o n   t h e  FF T .   T h e  f o r war d   co n v e r s io n   in clu d es  th e  co n v er s io n   o f   d at a   in to   th e  f r eq u e n cy   d o m ain   t h r o u g h   FF T .   Su b s eq u en tly ,   t h e  d ata  is   m u ltip lied   b y   a   s eq u en ce   o f   win d o w   f u n ctio n s .   T h e  FF T   co ef f icien ts   ar e  th en   ' wr ap p ed '   o r   f o ld e d   in to   a  r ec tan g u lar   f o r m   b ef o r e  b ein g   a p p lied   t o   th e  in v er s e  FF T   ( I FF T ) .   T h e  cu r v elet  co ef f icien ts   ar e  d e r iv ed   b y   ex ec u tin g   th e  I FF T   o n   t h e  win d o wed   d ata.   T h e  r ev er s e  tr a n s f o r m atio n   u n d o es th e  s tep s   o f   th e  f o r war d   c o n v er s io n   p r o ce s s .   Ass u m e  th at  φ μ   is   th e  cu r v elet  f u n ctio n   th e n   th e  cu r v elet  co ef f icien t  ( C μ )   ca n   b e  o b tai n ed   b y   t h e  in n er   p r o d u ct  b etwe en   th e  s ig n al  x ( t)   a n d   th e  c u r v elet  f u n cti o n   as:     =    〈 ( ) , 〉     ( 3 1 )     T h e  s ig n al  x ( t)   ca n   b e   r ec o v e r ed   b ac k   a g ain   b y   ( 3 2 ) .     ( ) =   ∑ ( )   ( 3 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6         Th e  in teg r a tio n   o f  d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r m  in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   187   Fo r   th e  OFDM  b ased   o n   C u r T ,   th e  tr an s m itted   s ig n al  x ( t)   at  th e  o u tp u t o f   th e  in v e r s e  ass u m e  th at  th e  C u r T   ( I C u r T )   is :     ( ) =   ∑ ( ) − 1 , = 0   ( 3 3 )     T h e  r ec eiv ed   s ig n al  y ( n )   is   g iv en   as  in   ( 2 0 ) .   At  th e  o u tp u t  o f   C u r T ,   th e  esti m ated   d ata  u n d er   p e r f ec t  ch an n el   esti m atio n   an d   n o is e  elim in ati o n   ca n   b e  g iv en   b y   th e   in n er   p r o d u ct  b etwe en   th e  s ig n al  y ( n )   an d   t h e  cu r v elet  f u n c tio n   as:     =    〈 ( ) , ( ) 〉     ( 3 4 )           Fig u r e  3 .   T h e  f o r war d   a n d   th e  in v er s e  wr ap p in g   FDC u r T       2 . 4 .     T he  pro po s ed  s y s t em   T h e  d r awb ac k s   r elate d   to   wav elet  tr an s f o r m   h a v e  b ee n   o v er co m e  b y   u s in g   th e   c o n to u r let   tr an s f o r m   ( C o n T )   [ 4 3 ] .   T h e   C o n T   [ 4 4 ]   i s   a  p r o m is in g   tr a n s f o r m atio n   t h at  h as  b ee n   u s ed   in   m an y   f iel d s   in clu d in g   s ig n al   p r o ce s s in g ,   s eismic   p r o ce s s in g ,   an d   im a g e  p r o ce s s in g   [ 4 5 ] - [ 4 9 ] .   T o   ad d r ess   th e  co n s tr ai n ts   o f   th e  wav elet  tr an s f o r m ,   th e  C o n T   was  in tr o d u ce d   [ 4 3 ] - [ 4 4 ] .   T h is   i n n o v ativ e   tech n iq u e  h as   b ee n   ap p l ied   in   d iv er s e  f ield s   s u ch   as  s ig n al  p r o ce s s in g ,   s eismic   p r o ce s s in g ,   an d   im ag e   p r o ce s s in g   [ 4 5 ] - [ 4 9 ] .   Fu r th er m o r e,   in   th is   s tu d y ,   i t   was  u tili ze d   with in   wir eless   co m m u n icatio n s .   T h e  f o r w ar d   ( d ec o m p o s itio n )   DC o n T   is   co n s tr u cted   b y   co m b in in g   th e  L ap lacia n   p y r am id   ( L P)  an d   th e  d ir ec tio n al   f ilter   b an k   ( DFB ) ,   as  d ep icted   in   Fig u r e   4 .   T h e   o u tp u t  f r o m   th e   L P  s er v es  as  th e  in p u t   to   t h e  DFB ,   r esu ltin g   in   a   d u al - iter ate d   f i lter   b an k   s tr u ctu r e   r ep r esen tin g   t h e  d is cr ete  c o n t o u r let  f ilter   b an k .   C o n v e r s ely ,   th e  in v er s e  ( r ec o n s tr u ctio n )   DC o n T   ( I DC o n T )   in v o lv es r ev e r s in g   th e  p r o ce s s   o f   th e  f o r war d   DC o n T   ( FDC o n T ) ,   as illu s tr ated   in   Fig u r e   5   [ 4 4 ] ,   [ 5 0 ] .           Fig u r e  4 .   T h e  Dec o m p o s itio n   C o n T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l ,  Vo l.  1 4 ,   No .   1 ,  A p r il   20 2 5 :   182 - 1 9 4   188       Fig u r e  5 .   T h e  r ec o n s tr u ctio n   C o n T       Fig u r e  6   s h o ws  th e  D C o n T - b ased   OFDM  s y s tem .   Fo r   th e  p r o p o s ed   s y s tem ,   th e  I n v er s e  D C o n T   ( I DC o n T )   is   u s ed   o n   t h e  tr an s m itter   s id e  wh ile  th e  f o r wa r d   DC o n T   ( FDC o n T )   is   u s ed   o n   th e   r ec eiv er   s id e.   Ass u m e  th at  th e  C o n T   f u n ctio n   is   g iv in g   b y :     , , ( ) =   1 √ [ 1 co s + 2 s i n − ]   ( 3 5 )     Mo r eo v er ,   th e  f o r war d   a n d   th e   in v er s e  C o n T   ca n   b e  g i v en   r e s p ec tiv e ly   b y :     ( , , ) =   ∫ , , ( ) ( )    ( 3 6 )     ( ) =   ∫ ∫ ∫ ( , , ) , , ( )  ∞ 0 ∞ − ∞ 3 2 0   4   ( 3 7 )     wh er e   r   is   th e  s ca lin g   f ac to r ,   p   is   th e  tr an s latio n   f ac to r ,   a n d   θ   is   th e  o r ien tatio n   f ac to r .   I n   th e  p r o p o s ed   s y s tem   th e  d is cr ete  v er s io n   o f   C o n T   h as  b ee n   u s ed ,   an d   th e   in teg r atio n   i n   th e  c o n tin u o u s   tim e  C o n T   will  b e   co n v er ted   to   s u m m atio n   in   th e  d is cr ete - tim e  C o n T .   O n   th e   tr an s m itter   s id e,   th e  I DC o n T   is   u s ed ,   wh ile  th e   r ec eiv er   s id e  u tili ze s   th e  FDC o n T .             Fig u r e  6 .   B lo ck   d iag r am   o f   th e  OFDM  b ased   o n   th e  DC o n T       Ass u m in g   th at  th e r e  a r e  N   s u b ca r r ier s ,   let   d N   b e  t h e  c o m p l ex   d is cr ete   tr an s m itted   d ata.   T h e  o u tp u t   o f   th e  in v er s e  d is cr ete  C o n T   r esu lts   in   th e  tr an s m itted   s ig n al  x ( n ) ,   wh ich   ca n   b e  e x p r ess ed   as f o llo ws:     ( ) =   ∑ ∑ , , ( ) ∞ 0 2 0   ( )   ( 3 8 )     At  th e  r ec eiv e r ' s   en d ,   th e   r ec eiv ed   s ig n al   y ( n )   will  b e  as  g iv en   in   ( 20 ) ,  t h e   s ig n al  y ’ ( n )   at  th e  o u tp u t   o f   th e   f o r war d   d is cr ete  C o n T   is :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6         Th e  in teg r a tio n   o f  d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r m  in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   189   ′ ( ) =   ∑ ∑ , , ( −  ) ∞ 0 2 0   ( , , ) ( )   ( 3 9 )     Fig u r e  7   s u m m ar izes  th e  s et  o f   tr an s f o r m atio n s   th at  wer e  u s ed   in   th e  OFDM  s y s tem   in clu d in g   th e  p r o p o s ed   C o n T .           Fig u r e  7 .   B lo ck   d iag r am   o f   th e  OFDM  b ased   o n   n u m er o u s   tr an s f o r m atio n   m eth o d s       3.   SI M UL A T I O N   P RO C E DU RE   T h e  f lo wc h ar t  d ep icted   in   Fig u r e  8   o u tlin es  an d   en ca p s u lates  th e  s im u latio n   m eth o d o lo g ie s   ad o p te d   in   th is   s tu d y ,   with   MA T L AB ®  b ein g   t h e  p latf o r m   f o r   im p lem en tatio n .   T h e  p r o p o s ed   s y s tem   u n d er wen t   a   co m p ar ativ e   an aly s is   with   b o t h   th e  c o n v e n tio n al  s y s tem   r eli an t  o n   th e  FF T - OFDM  an d   t h e  s y s tem   b ased   o n   t h e   f a s t   d is c r et e   c u r v e l e ts   t r a n s f o r m   u t i l i z i n g   t h e   u n e q u is p a c ed   f a s t   f o u r i e r   t r a n s f o r m   ( U SF FT )   ( C u r T - O FD M ) .           Fig u r e  8 .   Simu latio n   p r o ce d u r es f lo w  ch ar t       T h e  p er f o r m a n ce   e v alu atio n   o f   t h ese  th r ee   s y s tem s   was  co n d u cted   u n d e r   th e   AW GN  ch an n el   s ettin g ,   f o cu s in g   o n   asp ec ts   s u ch   as  co m p u tatio n al  c o m p le x ity ,   b it  er r o r   r ate  ( B E R ) ,   an d   p ea k - to - av er a g e   p o wer   r atio   ( PAPR ) .   Utilizin g   6 4   s u b ca r r ie r s   an d   two   m o d u latio n   s ch em es  ( b in ar y   p h ase  s h if t  k ey in g   ( PS K)   an d   eig h t - p h ase  s h if t k e y in g   ( PS K) ) ,   t h e  s im u latio n   p ar am et er s   ar e  s u cc in ctly   o u tlin e d   in   T ab le  1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l ,  Vo l.  1 4 ,   No .   1 ,  A p r il   20 2 5 :   182 - 1 9 4   190   T ab le  1 .   T h e  s im u latio n   p a r a m eter s   P a r a me t e r s   D i sce r p t i o n   M o d u l a t i o n   t y p e   B P S K ,   8   P S K   C h a n n e l   A W G N   c h a n n e l   C y c l i c   p r e f i x   1 / 4   N u mb e r   o f   sy mb o l s   1 0 4   s y m b o l s   N u mb e r   o f   su b c a r r i e r s   6 4   su b c a r r i e r s   P A P R   t h r e s h o l d   2   d B   F F T  O F D M   s y st e m   U si n g   t h e   F F T   C u r T   O F D M   s y s t e m   U si n g   t h e   U S F F T   C o n T  O F D M   s y st e m   U si n g   t h e   p y r a mi d a l   d i r e c t i o n a l   f i l t e r   b a n k   ( P D F B )       4.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O N   T o   co m p a r e  th e  p r o p o s ed   s y s tem   with   th e  co n v en tio n al  s y s tem   b ased   o n   th e  FF T   an d   t h e  OFDM   s y s tem   b ased   o n   th e  C u r T ,   t h e  f o llo win g   c o n s id er atio n s   a r e  tak in g   in to   ac c o u n t:   t wo   t y p es  o f   m o d u latio n   ( B PS K  an d   8   PS K)   h av e   b ee n   u s ed   in   th is   wo r k   u n d e r   th e   A W GN  ch an n el  u s in g   6 4   an d   2 5 6   s u b ca r r ier s ,   with   a  2   d B   PAPR   th r esh o ld ,   1 0 4   s y m b o ls ,   ¼   cy clic  p r e f i x ,   an d   5 2   b it p er   OFDM  s y m b o l.      4 . 1 .     T he  co m pu t a t io na l c o mp lex it y   C o m p u tatio n al  co m p lex ity   is   an   ess en tial  f ac to r   in   th e  s y s t em ’ s   d esig n ,   th er ef o r e  in   th is   wo r k ,   t h is   f ac to r   h as  b ee n   tak en   in to   ac c o u n t.   C o n s id er in g   N  is   th e   n u m b er   o f   s u b ca r r ier s   ( s u b ch a n n els),   th e  tr a d itio n al   s y s tem   i.e .   OFDM  b ased   o n   th e  FF T   an d   th e   OFDM  b ased   o n   th e   C u r T   h av e   a  c o m p u tatio n al  co m p lex ity   o f   o r d er   O( N  l o g   N) .   At  th e  s a m e  tim e,   th e  p r o p o s ed   OFD M  s y s tem   i.e .   OFDM  b ased   o n   th e  C o n T   h as  a  co m p u tatio n al   co m p lex ity   o f   o r d er   O( N)   [ 4 4 ] .   T h e  f ir s t  b lu e  cu r v e   r e p r esen ts   th e  FF T - b a s ed   OFDM  s y s tem ,   th e  s ec o n d   b lack   cu r v e  r ep r e s en ts   th e  C u r T - b ased   OFDM   s y s tem ,   an d   th e  th ir d   r ed   c u r v e  r ep r esen ts   th e  C o n T - b ased   OFDM  s y s tem .   Fo r   N= 2 5 6   s u b ca r r ier s ,   OFDM  b ased   o n   th e   FF T   an d   th e  OFDM  b ased   o n   th e   C u r T   n ee d s   1 , 4 2 0   o p er ati o n s   wh ile  th e  OFDM  b ased   o n   t h e  C o n T   n ee d s   o n ly   2 5 6   o p er a tio n s   f o r   th e   s am e  n u m b er   o f   s u b ca r r ier s .   T h is   m ea n s   th e  OFDM  b ased   o n   th e  C o n T   ac h iev ed   th e  lo west  co m p u tatio n al  co m p lex ity   as sh o wn   i n   Fig u r e   9.           Fig u r e  9 .   C o m p u tatio n al  c o m p lex ity   f o r   t h e  co n s id er e d   s y s tem s       4 . 2 .    T he  bit  er ro r  ra t e   T h e  B E R   s er v es  as  a   cr u cial  m etr ic  f o r   ass ess in g   s y s tem   ef f icac y ,   in d icatin g   th e  lik elih o o d   o f   e r r o r s   in   tr an s m itted   d ata .   Fig u r e  1 0   illu s tr ates  th e  B E R   f o r   th e  ev alu ated   s y s tem s   em p lo y i n g   B PS K  with   6 4   s u b ca r r ier s ,   wh ile   Fig u r e   1 1   d is p lay s   th e   B E R   f o r   th e   s y s tem s   u s in g   8   PS K  with   t h e  s am e  n u m b er   o f   s u b ca r r ier s .   I n   th ese  f ig u r es,  th e  f i r s t  b lu e  c u r v e  c o r r esp o n d s   to   th e  FF T - b ased   OFDM  s y s tem ,   th e  s ec o n d   b lack   cu r v e  r ep r esen ts   th e  C u r T - b ased   OFDM  s y s tem ,   an d   th e  th ir d   r e d   cu r v e  d e p icts   th e  C o n T - b ased   OFDM   s y s tem .   Ob s er v in g   Fig u r es  1 0   an d   1 1 ,   it  is   ev id en t  th at   th e  OFDM  s y s tem   b ased   o n   C o n T   d em o n s tr ates  s u p er io r   B E R   p er f o r m an ce   wh en   co m p a r ed   to   b o th   t h e  FF T - b ased   s y s tem   an d   th e  C u r T - b a s ed   s y s tem .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6         Th e  in teg r a tio n   o f  d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r m  in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   191       Fig u r e  1 0 .   B E R   f o r   th e  co n s id er ed   s y s tem s   u s in g   B PS K           Fig u r e  1 1 .   B E R   f o r   th e  co n s id er ed   s y s tem s   u s in g   8   PSK       4 . 3 .    T he  co m ple m ent a ry   cu m ula t iv e  dis t ributio n f un ct io n   T h is   s ec tio n   s h o wca s es  th e   co m p lem en tar y   cu m u lativ e   d is tr ib u tio n   f u n ctio n   ( C C D F)  o f   th e   tr an s m itted   s ig n al  f o r   th e  ex a m in ed   s y s tem s   u s in g   6 4   s u b ca r r ier s ,   with   th e  co r r esp o n d in g   r esu lts   p r esen ted   in   Fig u r e  1 2 .   Fig u r e  1 2   illu s tr ates  th e  C C D F  f o r   th e  s y s tem s   em p lo y in g   B PS K  with   6 4   s u b ca r r ier s .   W ith in   th is   v is u aliza tio n ,   th e  f ir s t  b l u e  c u r v e  c o r r esp o n d s   to   th e   FF T - b ased   OFDM  s y s tem ,   th e  s ec o n d   b lack   cu r v e   r ep r esen ts   th e  C u r T - b ased   OFDM  s y s tem ,   an d   th e  f in al  r e d   cu r v e   s ig n if ies  th e   C o n T - b ased   OFDM  s y s tem .   An aly s is   o f   Fig u r e  1 2   r ev ea ls   th at  th e  OF DM   s y s tem   b ased   o n   C o n T   y ield s   s u p er io r   PA PR   o u tco m es  wh en   ju x tap o s ed   with   b o th   th e  FF T - b ased   s y s tem   an d   th e  C u r T - b a s ed   s y s tem s .     4 . 4 .    T he  po wer   s pect rum   dens it y   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th e  p o wer   s p ec tr u m   d en s ity   ( PS D)   attr ib u tes.  Fig u r e  1 3   illu s tr ates  th at  th e   s u p p r ess io n   o f   s id e  lo b es  co m m en ce d   at   - 3 7   d B ,   - 3 2   d B ,   a n d   - 2 8   d B   f o r   th e   p r o p o s ed   s y s t em ,   th e   C u r T - b ased   s y s tem ,   an d   th e  FF T - b ased   s y s tem ,   r esp ec tiv ely .   T h e  p r o p o s ed   s y s tem   d em o n s tr ates  s u p er io r   PS D  o u tco m es  co m p ar ed   to   th e  FF T - b ased   s y s tem   an d   th e  C o n T - b ased   s y s tem   in   r eg ar d   to   e n h an ce d   o u t - of - b an d   atten u atio n   s u p p r ess io n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.