Ước lượng kênh cực đại kỳ vọng cho các hệ thống OFDM có méo phi tuyến
193 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.81.2022.31-43Từ khóa:
Méo phi tuyến; Ước lượng kênh; Cực đại kỳ vọng; OFDM.Tóm tắt
Bài báo đề xuất việc sử dụng bộ ước lượng kênh dựa trên thuật toán kỳ vọng-cực đại EM cho các hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM có méo phi tuyến trên cơ sở xấp xỉ tuyến tính hóa sử dụng phân tích Bussgang mở rộng. Các kết quả phân tích và mô phỏng chứng minh rằng thuật toán đề xuất chỉ yêu cầu độ phức tạp tính vừa phải với số lần giải lặp nhỏ trong khi cải thiện rất đáng kể chất lượng ước lượng kênh so với các phương pháp ước lượng thông thường khác như sai số nhỏ nhất LSE hay sai số bình phương trung bình cực tiểu MMSE. Điều này cho phép thực hiện san bằng hiệu quả hơn và hệ thống do đó cải thiện đáng kể được tỉ lệ lỗi bit BER. Ngoài ra, bộ ước lượng EM-LSE có thể bảo đảm chất lượng ước lượng gần tương đương như bộ ước lượng EM-MMSE trong khi không yêu cầu thông tin đặc trưng thống kê của kênh pha-đinh, cho phép xây dựng bộ ước lượng mạnh trên cả kênh pha-đinh và kênh phi tuyến với độ phức tạp tính giảm thiểu.
Tài liệu tham khảo
[1]. Dardari D., Tralli V., & Vaccari A., “A theoretical characterization of nonlinear distortion effects in OFDM systems”, IEEE Trans. Commun., Vol. 48, No. 10, pp. 1755-1764, (2004). DOI: https://doi.org/10.1109/26.871400
[2]. Y.S. Cho et al., “MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB”, John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, Singapore, pp. 190-192, (2010). DOI: https://doi.org/10.1002/9780470825631
[3]. J. Guerreiro, R. Dinis, and P. Montezuma, “On the optimum multicarrier performance with memoryless nonlinearities,” IEEE Trans. on Commun., Vol. 63, No. 2, pp. 498-509, (2015). DOI: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2015.2388484
[4]. T. K. Moon, “The expectation-maximization algorithm”, IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 13, No. 6. pp. 47-60, (1997). DOI: https://doi.org/10.1109/79.543975
[5]. Ma X., Kobayashi H., & Schwartz S.C., “An EM-based estimation of OFDM signals”, Wireless Communication and Networking Conf, Vol. 1, pp. 228-232, (2002).
[6]. Ma X., Kobayashi H., & Schwartz S.C., “EM-based channel estimation for OFDM”, IEEE Pacific Rim Conf. on Communications, Computer and Signal Processing, Vol. 2, pp. 449-4524, (2001).
[7]. L. Mazet et al., “An EM based semi-blind channel estimation algorithm designed for OFDM systems”, IEEE Conf. on Signal, System and Computers, Vol.2, pp. 1642-1646, (2002).
[8]. Bin Li et al., “A Bayesian approach for nonlinear equalization and signal detection in millimeter-wave communications”, IEEE Trans. Wireless Commun., Vol. 14, No. 7, pp. 3794-3809, (2015). DOI: https://doi.org/10.1109/TWC.2015.2412119
[9]. Ladaycia A., et al., “Semi-blind MIMO-OFDM channel estimation using expectation maximisation like techniques”, IET Communications, Vol. 13, No. 20, pp. 3452 – 3462, (2019). DOI: https://doi.org/10.1049/iet-com.2019.0583
[10]. K. Fazel, and S. Kaiser, “Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems”, Wiley, pp. 24-30, (2003). DOI: https://doi.org/10.1002/0470871385
[11]. Rohit Negi, and John Cioffi, “Pilot tone selection for channel estimation in a mobile OFDM system”, IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 44, No. 3, pp. 1122-1128, (1998). DOI: https://doi.org/10.1109/30.713244
[12]. D.O. Tugfe, B. Emil, “The Bussgang decomposition of nonlinear systems: Basic theory and MIMO extensions [Lecture Notes]”, IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 38, No. 1, pp. 131-136, (2021). DOI: https://doi.org/10.1109/MSP.2020.3025538
[13]. Vittorio Camarchia et al., “A review of technologies and design techniques of millimeter-wave power amplifiers”, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques Vol. 68, No. 7, pp. 2957-2983, (2020). DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2020.2989792
[14]. A. Aghasi, A. Ghorbani, and H. Amindavar, “Polynomial based predistortion for solid state power amplifier nonlinearity compensation”, in Proc. 2006 IEEE North-East Workshop on Circuits and Systems, QC, Canada, pp. 181-184, (2006). DOI: https://doi.org/10.1109/NEWCAS.2006.250913
[15]. Maryam Imani, and Hamidreza Bakhshi, “The Tight Bound for the Number of Pilots in Channel Estimation for OFDM Systems”, Communications and Network, No. 4, pp. 146-150, (2012), doi: http://dx.doi.org/10.4236/cn.2012.42019. DOI: https://doi.org/10.4236/cn.2012.42019
[16]. Gunther Auer, and Eleftherios Karipidis, “Pilot Aided Channel Estimation for OFDM: A Separated Approach for Smoothing and Interpolation”, in Proceedings of the 40th IEEE International Conference on Commununications (ICC 2005), pp. 2173-2178, (2005).
