This paper proposes a link adaptation method for Underwater Internet of Things (IoT), which reduces power consumption of sensor nodes and improves the throughput of network in underwater IoT network. Adaptive Modulation and Coding (AMC) technique is one of link adaptation methods. AMC uses the strong correlation between Signal Noise Rate (SNR) and Bit Error Rate (BER), but it is difficult to apply in underwater IoT as it is. Therefore, we propose the machine learning based AMC technique for underwater environments. The proposed Modulation Coding and Scheme (MCS) prediction model predicts transmission method to achieve target BER value in underwater channel environment. It is realistically difficult to apply the predicted transmission method in real underwater communication in reality. Thus, this paper uses the high accuracy BER prediction model to measure the performance of MCS prediction model. Consequently, the proposed AMC technique confirmed the applicability of machine learning by increase the probability of communication success.
Kang Sung-Jin;Jang Tae-Won;You Young-Whan;Whang In-Tae;Kang Min-Goo;Kang Chang-Eon
Journal of Internet Computing and Services
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v.4
no.5
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pp.1-9
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2003
In this paper, we combine AMC (Adaptive Modulation and Coding) with MIMO (Multiple Input Multiple Output) multiplexing to improve the throughput performance of AMC in Next Generation Communication Mobile Systems. In addition, we propose a system that adopts STD (Selection Transmit Diversity) in the combined system. The received SNR (Signal to Noise Ratio) is improved by adopting STD techniques and an improved SNR increases a probability of selecting MCS (Modulation and Coding Scheme) level that supports higher data rate. The computer simulation is performed in flat Rayleigh fading channel. The results show that higher throughput is achieved by AMC-TD schemes. AMC-STTD scheme shows about 250kbps increase in throughput. And AMC-STD with 2 transmit antennas achieves about 420 kbps throughput improvement over the conventional AMC at 9dB SNR.
We propose a link adaptation and selection method for the links constituting an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based wireless relay network. The proposed link adaptation and selection method selects the forwarding, modulation, and channel coding schemes providing the highest end-to-end throughput and decides whether to use the relay or not. The link adaptation and selection is done for each sub-channel based on instantaneous signal to interference plus noise ratio (SINR) conditions in the source-to-destination, source-to-relay and relay-to-destination links. The considered forwarding schemes are amplify and forward (AF) and simple adaptive decode and forward (DF). Efficient adaptive modulation and coding decision rules are provided for various relaying schemes. The proposed end-to-end link adaptation and selection method ensures that the end-to-end throughput is always larger than or equal to that of transmissions without relay and non-adaptive relayed transmissions. Our evaluations show that over the region where relaying improves the end-to-end throughput, the DF scheme provides significant throughput gain over the AF scheme provided that the error propagation is avoided via error detection techniques. We provide a frame structure to enable the proposed link adaptation and selection method for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-time division duplex relay networks based on the IEEE 802.16e standard.
Digital Video Broadcasting - Satellite (DVB-S) [1] (EN 300 421(bibliography)) was introduced as a standard in 1994. However, by combing with higher order modulation, promise more powerful alternatives to the DVB-S / DVB-DSNG coding and modulation schemes. Variable rate coding and modulation (VCM) may employed to provide different levels of error protection to different service components. Adaptive coding and modulation (ACM) provides more exact channel protection and dynamic link adaptation to propagation conditions, targeting each individual receiving terminal. By these reasons, DVB-S2 introduced. This paper derives exact symbol error rate(SER) of 16-Amplitude Phase Shift Keying(APSK) modulation by using Craig's formula. 16-APSK modulation is used in DVB-S2. The difference between Union Bound and Craig's formula is 1.26dB in low SNR and 0.1dB in high SNR.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.15
no.6
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pp.1-7
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1978
This paper deals with speech digitization and bandwidth compression techniques, particularly two predictive coding methods-namely, adaptive differential pulse code modulation(ADPCM) and adaptive delta modulation(ADM). The principle of a typical adaptive quantizer that is used in ADPCM is explained, and discussed. Also, three companding methods(instantaueous, syllabic, and hybrid companding) that are used in ADM are explained in detail, and their performances are compared. In addition, the performances of ADPCM and ADM as speech coders are compared, and the inerits of each coder are discussed.
The adaptive coded modulation (ACM) is a promissing way to provide a substantial improvement in spectral efficiency for slow fading channels. The basic idea is to adapt system functional-ity such as modulation, coding, information rate, and transmission power to varying channel conditions. In this work, the potential of adaptive coded modulation is investigated using cut-off rate anal-ysis in a unified way and using computer simulation. The anal-ysis includes various effects of fading channels such as feedback delay and channel prediction error. It was shown that the adaptive coded modulation can provide several folds of increase in spectral efficiency compared to a fixed coded-modulation system employing QPSK when channel varies slowly.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.12
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pp.10-19
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2012
In this paper, we propose an Adaptive Modulation and Coding (AMC) scheme using relay protocols generally known as Relay Node (RN). The AMC scheme is used for improving the throughput and a reliability of a communication system, because of the nature of different modulation and coding schemes. We analyze the performance of relay protocols with the AMC scheme and observed that relay protocols with the AMC scheme is capable of providing better average throughput at a lower Signal to Noise Ratio (SNR) level as compared to the conventional scheme with no AMC. We perform Monte Carlo simulations with Long Term Evolution-Advanced (LTE-A) parameters to prove the performance comparison of adaptive Modulation and Coding Scheme (MCS) relay protocols with the non-adaptive MCS relay protocols. The simulation results of the proposed system with adaptive MCS prove that among the Amplify-and-Forward (AF), Decode-and-Forward (DF) and DeModulate-and-Forward (DMF), the DMF protocol performs best at a lower SNR value and also provides better average throughput.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.10
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pp.2493-2508
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2012
The performance of a MIMO system with adaptive modulation (AM) and space-time coding over Ricean fading channels for perfect and imperfect channel state information (CSI) is presented. The fading gain value is partitioned into a number of regions by which the modulation is adapted according to the region the fading gain falls in. Under a target bit error rate (BER) constraint, the switching thresholds for AM are given. Based on these results, we derive the calculation formulae of the theoretical spectrum efficiency (SE) and average BER. As a result, closed-form SE expression and accurate BER expression are respectively obtained. Besides, using the approximation of complementary error function, a tightly closed-form approximation of average BER is also derived to simplify the calculation of accurate theoretical BER. Computer simulation shows that the theoretical SE and BER are in good agreement with the corresponding simulation, and the approximate BER is also close to the accurate one. The results show that the AM scheme in Ricean fading channel provides better SE than that in Rayleigh fading channel due to the direct-path propagation, and has performance degradation in SE and BER for imperfect CSI.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.15
no.3
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pp.1-6
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1978
This paper deals with speech digitization and bandwidth compression techniques, particularly two predictive coding methods-namely, adaptive diferentia1 pulse code modulation(ADPCM) and adaptive delta modulation (ADM). The principle of a typical adoptive quantizer that is used in ADPCM is explained, and two analysis methods for the adaptive predictor coefficents, block and sequential analyses, are discussed. Also, three companding methods (instantaneous, syllabic, and hybrid companding) that are used in ADM are explained in detail, and their performances are compared. In addition, the performances of ADPCM and ADM as speech coders are compared, and the merits of each coder are discussed.
Adaptive modulation and coding (AMC), which has a number of variation levels in accordance with the fading channel variation, is a promising technique for communication systems. In this paper, we present an AMC method using the cluster in OFDM system for bandwidth efficiency and performance improvement. The AMC schemes applied into each cluster or some clusters are determined by the minimum or the average SNR value among all the sub carriers within the corresponding cluster. It is important to find the optimal information on cluster because AMC performance can be varied according to the number and position of cluster. It is shown by computer simulation that the AMC method outperforms the fixed modulation in terms of bandwidth efficiency and its performance can be determined by the position and number of clusters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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