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 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 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 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 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 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 c o m m u n ica ti o n   sy ste m   n e c e ss it a tes   a   n e OFDM   fra m e wo rk .   T h is  stu d y   i n tr o d u c e a   n o v e OFDM   sy ste m   th a 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 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 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 i n d ica te  th a 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 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 ra ti o   (P APR),   a n d   e n h a n c e d   p o we 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 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 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 n o tio n   o f   t r an s m itti n g   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 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 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 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 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 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  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   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 in teg r al  t f if th - g en er ati o n   ( 5G )   an d   ea r lier   iter atio n s ,   m o r s o p h is ticated   OFDM  s y s tem s   ar im p er ativ to   m ee t h 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 co n v en tio n al   OFDM  s y s tem ,   g r o u n d e d   in   t h DFT,   f ac ilit ates  th s u cc ess f u 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 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 d ata  r ate  with in   t h lin ea r   b an d wid th   [ 8 ] .   T h 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 d is cr ete - tim r en d itio n   o f   tim e - d o m ain   s ig n al,   x ( t) ,   th DFT  tr an s f o r m atio n   f o r   x ( n )   in   th f r e q u en c y   d o m ain   ( FD) ,   lab eled   as X( k ) ,   ca n   b 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 in teg r a tio n   o d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r 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 in v er s d is cr ete - tim 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 d is cr ete  d o m ain ,   th e   f o llo win g   eq u atio n   ca n   b u tili ze d :     ( ) = 1 ( ) 2   1 = 0   ,   = 0 , 1 , 2 , , 1   ( 2 )           Fig u r 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 r esp o n s e   o f   th e   tr an s m itter   f ilter   as  a i ( n ) .   T h tr a n s m is s io n   ch an n el' s   d is cr ete  im p u ls r esp o n s a s   h ( n ) ,   an d   th e   d is cr ete  ch an n el' s   n o is as   g ( n ) ,   it  ca n   also   b tak in g   in to   ac co u n t   th r ec eiv er   f ilter ' s   d is cr ete  i m p u ls r esp o n s as   b i ( n ) ,   a n d   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 ex p r ess io n   f o r   th t r an s m itted   s ig n al  ca n   b d er iv ed   u s in g :     ( )    =    1 2   1 = 0   ( 3 )       T h s ig n al  th at  is   u ltima tely   r e ce iv ed   at  th o u tp u t c a n   b d escr ib ed   as:     ( )    =    1 ( , ) ( ) + ( ) 1 = 0     ( 4 )     T h 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 o r th o g o n al,   it  im p lies   th at  th ey   ar 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,   ( ) = ( ) ( )  .   I n   th e   d is cr ete  tim d o m ain ,   th 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 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 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 s ig n al  r ec eiv e d   ca n   b ex p r ess ed   as:        = +   ( 6 )     Nu m er o u s   alter n ativ tr an s f o r m atio n   m eth o d s   h av b ee n   s u g g ested   af ter   th ad v en o f   th FF T T h ese  en co m p ass   th 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 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 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 MCM  s y s tem s   ar 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 W T - b ased   s y s tem s   ca n   b f u r th er   s eg m en ted   in to   DW T ,   W PT,   C W PT,   an d   DT 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 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 DC o n T - b ased   s y s tem   as  tr an s f o r m ativ p r o p o s itio n   in   th is   wo r k .           Fig u r 2 .   C lass if icatio n   o f   th 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 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 tr an s f o r m atio n s   [3 ] - [ 8 ] .   I n   th tr an s m itter ,   th in v er s DFT  ( I DFT) is   u s e d ,   wh ile  th r ec eiv er   u tili ze s   th f o r war d   DFT.   Ass u m in g   th at  th er ar s u b ca r r ier s ,   let  d b e   th co m p lex   d is cr ete  tr an s m itted   d ata.   T h o u tp u o f   th e   I DFT  r esu lts   in   th 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 th at   th e   ch an n el  im p u ls r esp o n s 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 r e ce iv in g   en d ,   th s ig n al  r ec eiv e d   is   r ef er r ed   to   as y ( t) .     ( )    =    1 2   ( ) + ( ) 1 = 0   ( 8 )     B y   u tili zin g   th 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 th 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 ch an n e esti m atio n .   T h is   ca n   b 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 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 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 i n v er s 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 f o r wa r d   ML T   f u n ctio n   was  u s ed   o n   th r ec eiv e r   s id e   in s tead   o f   t h 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 u s ed   as  r ep r esen tatio n s   o f   th f o r war d   a n d   in v er s ML T   f u n ctio n s ,   r esp ec tiv ely .   Fo r   th 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 in teg r a tio n   o d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r 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 r esu ltin g   s ig n al  at  th o u tp u t o f   th e   I ML T   a s   x ( n ) ,   it c an   b 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 th r ec eiv ed   s ig n al   y ( t)   an d   th 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 [ ] ( ) + ( )   ( 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 f o r war d   DC T   f u n ctio n   ( r ep r esen ted   as   η F [ n ] )   o n   th tr an s m itter   s id an d   th in v er s DC T   f u n ctio n   ( r ep r esen ted   as   η I [ n ] )   o n   t h r ec eiv e r   s id [ 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 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 tr an s m is s io n   o f   th 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 [ ] ( ) + ( )   ( 1 7 )     =    ( ) 1 = 0  [ ]   ( 1 8 )     Fo r   th 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 wav elet  tr an s f o r m   wer e   ad o p ted   in   t h OFDM  s y s tem .   Star tin g   f r o m   th DW T   [ 1 6 ] - [ 1 9 ] ,   a n d   th e n   th W PT  [ 2 0 ] - [ 2 3 ] .   Af ter   t h at  th C W PT  [ 2 4 ] - [ 2 6 ] ,   an d   f in ally   t h DT 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 th co m p r ess io n   f ac to r .   x ( n )   at  th o u tp u t o f   t h in v e r s DW T   ( I DW T )   is :     ( ) = 2 2 ( 2 2 ) = 0 = 0   ( 1 9 )     At  th r ec eiv in g   en d ,   th s ig n al  th at  h as  b ee n   r ec eiv ed   ca n   b d en o ted   as  y ( n )   g iv en   in   ( 2 0 ) ,   wh er ea s   th s ig n al  th at  h as b ee n   esti m ated   at  th o u t p u t o f   DW T   ca n   b ex p r ess ed   as g iv e n   in   ( 2 1 ) :     ( ) = ( ) ( ) + ( )   ( 2 0 )     = ̂ = 2 2 ( ) ( 2 2 ) 1 = 0   ( 2 1 )     I n   th e   co n tex o f   DW PT,   g iv e n   th e   DW PT  f u n ctio n   ψk ( n ) ,   in p u d ata  d i,   an d   in p u 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 in v e r s DW P T   ( I DW PT)   ca n   b ca lcu lated   as:     ( ) = , (  ) 1 = 0   ( 2 2 )     T h s ig n al  th at  is   r ec eiv ed   at  t h r ec eiv er   s id e,   y ( t) ,   ca n   b e x p r ess ed   in   wr itin g   as:     ( ) = ( ) ( ) + ( ) = ( )    ( ) + ( )   ( 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 esti m atio n   o f   th e   d i c an   b ac h iev ed   b y   tak in g   th 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 en d   o f   th p r o ce s s .     =    ( ) , ( )   ( 2 4 )     I n co r p o r atin g   th in t r icate   iter atio n   o f   wav elet  tr a n s f o r m atio n ,   th OFDM  s y s tem   u ti lized   th r ee   d is tin ct  m eth o d s   -   t h C W T ,   C W PT,   an d   DT W T .   T h 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 C W T   an d   C W PT  m o d els.     ( ) = ( ) , (  ) = 0 =   ( 2 5 )     T h f u n ctio n   γ l, m ( n )   o f   eith er   th C W T   o r   th C W PT  d eter m in es  th 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 r esu lt y ield s   an   esti m atio n   o f   th d ata.     ̂ ( ) = ( ) , (  ) = 0 =   ( 2 6 )     Up o n   ca r ef u a n aly s is ,   it  h as  b ee n   d is co v er e d   th at   th f o r war d   tr an s f o r m   ( ϒ)   f o r   th DT W T   ca n   b e   r ep r esen ted   in   t h f o llo win g   m an n er :     ϒ = [ ]   ( 2 7 )     T h r ea l   an d   im a g in ar y   DT W T   ar 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 in v er s DT W T   ( DT W T ) ,   th f o llo win g   f o r m u la  ca n   b u s ed :     ϒ 1 = [ 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 in v er s e   Dis cr ete  T im C o m p lex   W av elet  T r an s f o r m   ( I DT - C W T )   in   th f o llo win g   m an n e r :     ( )   =   ϒ 1   ( 2 9 )     In   ( 2 0 )   p r o v id es  th v alu o f   th r ec eiv ed   s ig n al,   y ( n ) .   C o n s id e r in g   p er f ec ch a n n el  esti m atio n   an d   n o is elim in atio n ,   th d ata  esti m ated   b y   DT W T   ca n   b o b tain ed   f r o m   th 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 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 in   d if f e r en f ield s   in clu d in g   im ag 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 eq u atio n s ,   co m p r ess ed   s en s in g   o r   co m p r ess iv s am p lin g ,   an d   r ec en tly   in   th wir eless   co m m u n icatio n s   [ 4 0 ] - [ 4 2 ] .   Fig u r 3   illu s tr ates  th 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 FF T .   T h f o r war d   co n v e r s io n   in clu d es  th co n v er s io n   o f   d at a   in to   th 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 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 FF T   co ef f icien ts   ar th en   ' wr ap p ed '   o r   f o ld e d   in to   r ec tan g u lar   f o r m   b ef o r b ein g   a p p lied   t o   th in v er s FF T   ( I FF T ) .   T h cu r v elet  co ef f icien ts   ar d e r iv ed   b y   ex ec u tin g   th I FF T   o n   t h win d o wed   d ata.   T h r ev er s tr a n s f o r m atio n   u n d o es th s tep s   o f   th f o r war d   c o n v er s io n   p r o ce s s .   Ass u m th at  φ μ   is   th cu r v elet  f u n ctio n   th e n   th cu r v elet  co ef f icien ( C μ )   ca n   b o b tai n ed   b y   t h in n er   p r o d u ct  b etwe en   th s ig n al  x ( t)   a n d   th c u r v elet  f u n cti o n   as:     =    ( ) ,   ( 3 1 )     T h 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 in teg r a tio n   o d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   187   Fo r   th OFDM  b ased   o n   C u r T ,   th tr an s m itted   s ig n al  x ( t)   at  th o u tp u t o f   th in v e r s ass u m th at  th C u r T   ( I C u r T )   is :     ( ) = ( ) 1 , = 0   ( 3 3 )     T h r ec eiv ed   s ig n al  y ( n )   is   g iv en   as  in   ( 2 0 ) .   At  th o u tp u o f   C u r T ,   th esti m ated   d ata  u n d er   p e r f ec ch an n el   esti m atio n   an d   n o is elim in ati o n   ca n   b g iv en   b y   th e   in n er   p r o d u ct  b etwe en   th s ig n al  y ( n )   an d   t h cu r v elet  f u n c tio n   as:     =    ( ) , ( )   ( 3 4 )           Fig u r 3 .   T h f o r war d   a n d   th in v er s wr ap p in g   FDC u r T       2 . 4 .     T he  pro po s ed  s y s t em   T h d r awb ac k s   r elate d   to   wav elet  tr an s f o r m   h a v b ee n   o v er co m 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   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 p r o ce s s in g   [ 4 5 ] - [ 4 9 ] .   T o   ad d r ess   th co n s tr ai n ts   o f   th wav elet  tr an s f o r m ,   th 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 h as   b ee n   ap p l ied   in   d iv er s 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 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 L ap lacia n   p y r am id   ( L P)  an d   th 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 f r o m   th e   L s er v es  as  th in p u t   to   t h 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 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 in v er s ( 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 p r o ce s s   o f   th 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 4 .   T h 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 5 .   T h r ec o n s tr u ctio n   C o n T       Fig u r 6   s h o ws  th D C o n T - b ased   OFDM  s y s tem .   Fo r   th p r o p o s ed   s y s tem ,   th I n v er s D C o n T   ( I DC o n T )   is   u s ed   o n   t h tr an s m itter   s id wh ile  th 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 th at  th 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 f o r war d   a n d   th e   in v er s C o n T   ca n   b 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 s ca lin g   f ac to r ,   p   is   th tr an s latio n   f ac to r ,   a n d   θ   is   th o r ien tatio n   f ac to r .   I n   th p r o p o s ed   s y s tem   th 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 c o n tin u o u s   tim C o n T   will  b e   co n v er ted   to   s u m m atio n   in   th d is cr ete - tim C o n T .   O n   th e   tr an s m itter   s id e,   th I DC o n T   is   u s ed ,   wh ile  th e   r ec eiv er   s id u tili ze s   th FDC o n T .             Fig u r 6 .   B lo ck   d iag r am   o f   th OFDM  b ased   o n   th DC o n T       Ass u m in g   th at  th e r a r N   s u b ca r r ier s ,   let   d N   b t h c o m p l ex   d is cr ete   tr an s m itted   d ata.   T h o u tp u t   o f   th in v er s d is cr ete  C o n T   r esu lts   in   th tr an s m itted   s ig n al  x ( n ) ,   wh ich   ca n   b e x p r ess ed   as f o llo ws:     ( ) = , , ( ) 0 2 0 ( )   ( 3 8 )     At  th r ec eiv e r ' s   en d ,   th e   r ec eiv ed   s ig n al   y ( n )   will  b as  g iv en   in   ( 20 ) t h e   s ig n al  y ( n )   at  th 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 in teg r a tio n   o d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r 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 7   s u m m ar izes  th s et  o f   tr an s f o r m atio n s   th at  wer u s ed   in   th OFDM  s y s tem   in clu d in g   th p r o p o s ed   C o n T .           Fig u r 7 .   B lo ck   d iag r am   o f   th 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 f lo wc h ar d ep icted   in   Fig u r 8   o u tlin es  an d   en ca p s u lates  th 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 p latf o r m   f o r   im p lem en tatio n .   T h 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 c o n v e n tio n al  s y s tem   r eli an o n   th FF T - OFDM  an d   t h 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 8 .   Simu latio n   p r o ce d u r es f lo ch ar t       T h 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 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 s im u latio n   p ar am et er s   ar 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 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 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 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 th p r o p o s ed   s y s tem   with   th co n v en tio n al  s y s tem   b ased   o n   th FF T   an d   t h OFDM   s y s tem   b ased   o n   th C u r T ,   t h f o llo win g   c o n s id er atio n s   a r 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 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   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 s y s t em s   d esig n ,   th er ef o r 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   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 tr a d itio n al   s y s tem   i.e .   OFDM  b ased   o n   th FF T   an d   th e   OFDM  b ased   o n   th e   C u r T   h av e   c o m p u tatio n al  co m p lex ity   o f   o r d er   O( l o g   N) .   At  th s a m tim e,   th p r o p o s ed   OFD s y s tem   i.e .   OFDM  b ased   o n   th C o n T   h as  co m p u tatio n al   co m p lex ity   o f   o r d er   O( N)   [ 4 4 ] .   T h f ir s b lu cu r v e   r e p r esen ts   th FF T - b a s ed   OFDM  s y s tem ,   th s ec o n d   b lack   cu r v r ep r e s en ts   th C u r T - b ased   OFDM   s y s tem ,   an d   th th ir d   r ed   c u r v r ep r esen ts   th 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 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 OFDM  b ased   o n   t h 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 n u m b er   o f   s u b ca r r ier s .   T h is   m ea n s   th OFDM  b ased   o n   th C o n T   ac h iev ed   th 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 9 .   C o m p u tatio n al  c o m p lex ity   f o r   t h co n s id er e d   s y s tem s       4 . 2   T he  bit  er ro ra t e   T h 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 lik elih o o d   o f   e r r o r s   in   tr an s m itted   d ata .   Fig u r 1 0   illu s tr ates  th B E R   f o r   th ev alu ated   s y s tem s   em p lo y i n g   B PS 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 with   t h s am 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 f i r s b lu c u r v c o r r esp o n d s   to   th FF T - b ased   OFDM  s y s tem ,   th s ec o n d   b lack   cu r v r ep r esen ts   th C u r T - b ased   OFDM  s y s tem ,   an d   th th ir d   r e d   cu r v d e p icts   th 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 th at   th 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 FF T - b ased   s y s tem   an d   th 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 in teg r a tio n   o d is crete  co n to u r let  tr a n s fo r in   OF DM  …  ( Mo h a med   Hu s s ien   Mo h a m ed   N erma )   191       Fig u r 1 0 .   B E R   f o r   th co n s id er ed   s y s tem s   u s in g   B PS K           Fig u r 1 1 .   B E R   f o r   th 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 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 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 co r r esp o n d in g   r esu lts   p r esen ted   in   Fig u r 1 2 .   Fig u r 1 2   illu s tr ates  th C C D f o r   th s y s tem s   em p lo y in g   B PS with   6 4   s u b ca r r ier s .   W ith in   th is   v is u aliza tio n ,   th f ir s b l u c u r v c o r r esp o n d s   to   th e   FF T - b ased   OFDM  s y s tem ,   th s ec o n d   b lack   cu r v e   r ep r esen ts   th C u r T - b ased   OFDM  s y s tem ,   an d   th 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 1 2   r ev ea ls   th at  th 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 FF T - b ased   s y s tem   an d   th 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 p o wer   s p ec tr u m   d en s ity   ( PS D)   attr ib u tes.  Fig u r 1 3   illu s tr ates  th at  th e   s u p p r ess io n   o f   s id 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 FF T - b ased   s y s tem ,   r esp ec tiv ely .   T h 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 o u tco m es  co m p ar ed   to   th FF T - b ased   s y s tem   an d   th 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.