Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Optimal Mapper for OFDM With Index Modulation: A Spectro-Computational Analysis
- 1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná
- 2. University of Coimbra
- 3. Universidade do Porto
Description
In this work, we present an optimal mapper for OFDM with index modulation (OFDM-IM). By optimal we mean the mapper achieves the lowest possible asymptotic computational complexity (CC) when the spectral efficiency (SE) gain over OFDM maximizes. We propose the spectro-computational (SC) analysis to capture the trade-off between CC and SE and to demonstrate that an $N$-subcarrier OFDM-IM mapper must run in exact $\Theta(N)$ time complexity. We show that an OFDM-IM mapper running faster than such complexity cannot reach the maximal SE whereas one running slower nullifies the mapping throughput for arbitrarily large $N$. We demonstrate our theoretical findings by implementing an open-source library that supports all DSP steps to map/demap an N-subcarrier complex frequency-domain OFDM-IM symbol. Our implementation supports different index selector algorithms and is the first to enable the SE maximization while preserving the same time and space asymptotic complexities of the classic OFDM mapper.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذا العمل، نقدم مخططًا مثاليًا لـ OFDM مع تعديل الفهرس (OFDM - IM). نعني بالأمثل أن المخطط يحقق أقل قدر ممكن من التعقيد الحسابي المقارب (CC) عندما تزيد الكفاءة الطيفية (SE) على OFDM إلى أقصى حد. نقترح تحليل الحوسبة الطيفية (SC) لالتقاط المفاضلة بين CC و SE ولإثبات أن مخطط OFDM - IM للناقل الفرعي $N$ يجب أن يعمل بدقة $\Theta(N )$ time complexity. نظهر أن مخطط OFDM - IM الذي يعمل بشكل أسرع من هذا التعقيد لا يمكن أن يصل إلى الحد الأقصى SE في حين أن التشغيل الأبطأ يلغي إنتاجية التعيين لـ $N$ الكبير بشكل تعسفي. نوضح نتائجنا النظرية من خلال تنفيذ مكتبة مفتوحة المصدر تدعم جميع خطوات مزود خدمة التوصيل لتعيين/إلغاء تعيين رمز مجال تردد معقد N - subcrier OFDM - IM. يدعم تطبيقنا خوارزميات مختلفة لمحدد الفهرس وهو الأول الذي يتيح تعظيم SE مع الحفاظ على نفس التعقيدات المتقاربة للوقت والمكان في مخطط OFDM الكلاسيكي.Translated Description (French)
Dans ce travail, nous présentons un mappeur optimal pour OFDM avec modulation d'indice (OFDM-IM). Par optimal, nous entendons que le mappeur atteint la complexité de calcul asymptotique (CC) la plus faible possible lorsque le gain d'efficacité spectrale (SE) sur l'OFDM est maximal. Nous proposons l'analyse spectro-computationnelle (SC) pour capturer le compromis entre CC et SE et pour démontrer qu'un mappeur OFDM-IM $N$ -sous-porteuse doit fonctionner dans une complexité exacte $ \Theta(N)$ temps. Nous montrons qu'un mappeur OFDM-IM fonctionnant plus rapidement qu'une telle complexité ne peut pas atteindre le SE maximal alors qu'un mappeur fonctionnant plus lentement annule le débit de mappage pour $N$ arbitrairement grand. Nous démontrons nos résultats théoriques en mettant en œuvre une bibliothèque open-source qui prend en charge toutes les étapes DSP pour cartographier/démapper un symbole OFDM-IM à domaine de fréquence complexe N-sous-porteuse. Notre implémentation prend en charge différents algorithmes de sélection d'index et est la première à permettre la maximisation SE tout en préservant les mêmes complexités asymptotiques temporelles et spatiales du mappeur OFDM classique.Translated Description (Spanish)
En este trabajo, presentamos un mapeador óptimo para OFDM con modulación de índice (OFDM-IM). Por óptimo nos referimos a que el mapeador logra la menor complejidad computacional asintótica (CC) posible cuando la ganancia de eficiencia espectral (SE) sobre OFDM se maximiza. Proponemos el análisis espectro-computacional (SC) para capturar la compensación entre CC y SE y demostrar que un mapeador OFDM-IM de $N$-subportadora debe ejecutarse con una complejidad de tiempo exacta de $\Theta(N)$. Mostramos que un mapeador OFDM-IM que se ejecuta más rápido que tal complejidad no puede alcanzar el SE máximo, mientras que uno que se ejecuta más lento anula el rendimiento de mapeo para $N$ arbitrariamente grande. Demostramos nuestros hallazgos teóricos mediante la implementación de una biblioteca de código abierto que admite todos los pasos de DSP para mapear/demapear un símbolo OFDM-IM de dominio de frecuencia complejo de N subportadoras. Nuestra implementación admite diferentes algoritmos de selección de índices y es la primera en permitir la maximización de SE al tiempo que conserva las mismas complejidades asintóticas de tiempo y espacio del mapeador OFDM clásico.Files
09057642.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ab935b48d9ca39b81daa9ee41f7368fb
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المخطط الأمثل لـ OFDM مع تعديل الفهرس: تحليل طيفي حاسوبي
- Translated title (French)
- Optimal Mapper for OFDM With Index Modulation : A Spectro-Computational Analysis
- Translated title (Spanish)
- Optimal Mapper for OFDM With Index Modulation: A Spectro-Computational Analysis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3006725318
- DOI
- 10.1109/access.2020.2986131
References
- https://openalex.org/W137846029
- https://openalex.org/W1541288166
- https://openalex.org/W1606480398
- https://openalex.org/W1650423943
- https://openalex.org/W187170347
- https://openalex.org/W1932184033
- https://openalex.org/W1963510333
- https://openalex.org/W1972335745
- https://openalex.org/W1973177960
- https://openalex.org/W1982762716
- https://openalex.org/W2018589334
- https://openalex.org/W2037750941
- https://openalex.org/W2049341347
- https://openalex.org/W2053603333
- https://openalex.org/W2065793641
- https://openalex.org/W2083222410
- https://openalex.org/W2088422120
- https://openalex.org/W2095595785
- https://openalex.org/W2295440805
- https://openalex.org/W2320057559
- https://openalex.org/W2345246701
- https://openalex.org/W2381218424
- https://openalex.org/W2512516761
- https://openalex.org/W2520806504
- https://openalex.org/W2540924152
- https://openalex.org/W2560704553
- https://openalex.org/W2568333316
- https://openalex.org/W2621135414
- https://openalex.org/W2744485539
- https://openalex.org/W2760811931
- https://openalex.org/W2765739499
- https://openalex.org/W2766424154
- https://openalex.org/W2767329745
- https://openalex.org/W2792906996
- https://openalex.org/W2792937383
- https://openalex.org/W2798333393
- https://openalex.org/W2804298679
- https://openalex.org/W2883182640
- https://openalex.org/W2883688806
- https://openalex.org/W2887934609
- https://openalex.org/W2895939142
- https://openalex.org/W2912843918
- https://openalex.org/W2921572401
- https://openalex.org/W2942011342
- https://openalex.org/W2942962000
- https://openalex.org/W2949817445
- https://openalex.org/W2952782392
- https://openalex.org/W2963666666
- https://openalex.org/W2978637544
- https://openalex.org/W2996288242
- https://openalex.org/W3105497589
- https://openalex.org/W4230200814
- https://openalex.org/W4233748705
- https://openalex.org/W4237887428
- https://openalex.org/W4240704246
- https://openalex.org/W4246219036