2D сумісна оцінка інформаційних символів і частотної характеристики каналів у системах зв’язку з OFDM технологією

Автор(и)

  • Олександр Юрійович Мирончук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Київ, Україна https://orcid.org/0000-0001-5251-3578
  • Олександр Олександрович Шпилька Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-1391-4031

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023090029

Ключові слова:

OFDM, цифрова система зв’язку, бездротовий канал, частотна характеристика каналу, оцінка каналу, процес авторегресії, фільтр Калмана

Анотація

Запропоновано метод двомірної сумісної оцінки інформаційних символів і частотної характеристики каналу в OFDM системах зв’язку на основі фільтра Калмана. Метод складається з двох етапів. На першому етапі виконується ітеративний розрахунок оцінок в прямому і зворотному напрямку по відношенню до масиву оброблюваних даних в частотному напрямку, а також на кожній із підносійних в часовому напрямку. На другому етапі виконується об’єднання отриманих результатів. Кореляційні властивості каналу при цьому вважаються відомими. Виконано аналіз запропонованого методу шляхом статистичного моделювання на модельному прикладі. Результати оцінки параметрів каналу запропонованим методом порівняно з результатами, які дають відомі методи. Проведено розрахунок обчислювальної складності розробленого методу.

Посилання

X. Fan, J. Yang, W. Zhang, “Time-frequency synchronization design of OFDM systems based on CAZAC sequence,” in 2020 International Conference on Communications, Information System and Computer Engineering (CISCE), 2020, pp. 55–58, doi: https://doi.org/10.1109/CISCE50729.2020.00017.

C. Jing, X. Tang, X. Zhang, L. Xi, W. Zhang, “Time domain synchronous OFDM system for optical fiber communications,” China Commun., vol. 16, no. 9, pp. 155–164, 2019, doi: https://doi.org/10.23919/JCC.2019.09.011.

V. V. Kotliarov, O. Y. Myronchuk, O. O. Shpylka, “Mathematical description and formalization types of distortion in a digital communication channel with OFDM-signals,” Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, no. 66, pp. 10–18, 2016, doi: https://doi.org/10.20535/RADAP.2016.66.10-18.

M. Speth, S. A. Fechtel, G. Fock, H. Meyr, “Optimum receiver design for wireless broad-band systems using OFDM. I,” IEEE Trans. Commun., vol. 47, no. 11, pp. 1668–1677, 1999, doi: https://doi.org/10.1109/26.803501.

M. Speth, S. Fechtel, G. Fock, H. Meyr, “Optimum receiver design for OFDM-based broadband transmission. II. A case study,” IEEE Trans. Commun., vol. 49, no. 4, pp. 571–578, 2001, doi: https://doi.org/10.1109/26.917759.

T. A. Kumar, L. Anjaneyulu, “Channel estimation techniques for multicarrier OFDM 5G wireless communication systems,” in 2020 IEEE 10th International Conference on System Engineering and Technology (ICSET), 2020, pp. 98–101, doi: https://doi.org/10.1109/ICSET51301.2020.9265353.

J. Guerreiro, R. Dinis, P. Montezuma, M. Campos, “On the receiver design for nonlinear NOMA-OFDM systems,” in 2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring), 2020, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/VTC2020-Spring48590.2020.9129559.

T.-D. Chiueh, P.-Y. Tsai, I.-W. Lai, Baseband Receiver Design for Wireless MIMO-OFDM Communications, 2nd ed. Singapore: John Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd., 2012, doi: https://doi.org/10.1002/9781118188194.

P. S. R. Diniz, Adaptive Filtering. Cham: Springer International Publishing, 2020, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-29057-3.

A. Moussa, M. Pouliquen, M. Frikel, S. Bedoui, K. Abderrahim, M. M’saad, “An overview of blind equalization algorithms for digital communications,” in 2019 19th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA), 2019, pp. 491–496, doi: https://doi.org/10.1109/STA.2019.8717267.

J.-J. van de Beek, O. Edfors, M. Sandell, S. K. Wilson, P. O. Borjesson, “On channel estimation in OFDM systems,” in 1995 IEEE 45th Vehicular Technology Conference. Countdown to the Wireless Twenty-First Century, 1995, vol. 2, pp. 815–819, doi: https://doi.org/10.1109/VETEC.1995.504981.

L. X. Sheng, S. He, G. X. Pu, X. D. Guo, “An improved LMMSE channel estimation algorithm for OFDM-based low voltage power line,” in 2017 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific), 2017, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/ITEC-AP.2017.8080814.

O. Myronchuk, O. Shpylka, S. Zhuk, “Algorithm of channel frequency response estimation in orthogonal frequency division multiplexing systems based on Kalman filter,” in 2020 IEEE 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), 2020, pp. 31–34, doi: https://doi.org/10.1109/TCSET49122.2020.235385.

O. Myronchuk, O. Shpylka, S. Zhuk, Y. Myronchuk, “Algorithm of two-stage channel frequency response estimation in OFDM systems based on Kalman filter,” in 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2021, pp. 241–246, doi: https://doi.org/10.1109/UKRCON53503.2021.9575234.

O. Myronchuk, O. Shpylka, S. Zhuk, Y. Myronchuk, “Two-stage methods for channel frequency response estimation in OFDM communication systems based on pilots from current received symbol,” in 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2022, pp. 500–505, doi: https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927031.

А. Ю. Мирончук, А. А. Шпилька, С. Я. Жук, “Метод двухэтапного совместного оценивания информационных символов и частотной характеристики канала в системах связи с OFDM,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 63, no. 8, pp. 497–508, 2020, doi: https://doi.org/10.20535/S002134702008004X.

X. Dai, W. Zhang, J. Xu, J. E. Mitchell, Y. Yang, “Kalman interpolation filter for channel estimation of LTE downlink in high-mobility environments,” EURASIP J. Wirel. Commun. Netw., vol. 2012, no. 1, p. 232, 2012, doi: https://doi.org/10.1186/1687-1499-2012-232.

L. Chen, M. Loschonsky, L. M. Reindl, “Autoregressive modeling of mobile radio propagation channel in building ruins,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 60, no. 5, pp. 1478–1489, 2012, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2012.2187676.

X. Lv, Y. Li, Y. Wu, H. Liang, “Kalman filter based recursive estimation of slowly fading sparse channel in impulsive noise environment for OFDM systems,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 69, no. 3, pp. 2828–2835, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2020.2965005.

W. C. Jakes, Microwave Mobile Communications. New York: Wiley-IEEE Press, 1994, uri: https://www.wiley.com/en-au/Microwave+Mobile+Communications+(An+IEEE+Press+Classic+Reissue)-p-9780780310698.

Схема розміщення пілотних сигналів, з якою працює розроблений метод

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-26 — Оновлено 2023-10-26

Як цитувати

Мирончук, О. Ю., & Шпилька, О. О. (2023). 2D сумісна оцінка інформаційних символів і частотної характеристики каналів у системах зв’язку з OFDM технологією. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(10), 611–620. https://doi.org/10.20535/S0021347023090029

Номер

Том 66 № 10 (2023)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.