Published August 7, 2019 | Version v1
Publication Open

Data Ridden Pilots Based Estimation of Sparse Multipath Massive MIMO Channels Using Orthogonal Matching Pursuit

Creators

  • 1. COMSATS University Islamabad
  • 2. Institute of Space Technology
  • 3. National University of Computer and Emerging Sciences

Description

Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) is envisioned to be a strong candidate technology for the upcoming 5th generation (5G) of wireless communication networks. This research work presents a novel Compressed Sensing (CS) and Superimposed Training (SiT) based technique for estimating the sparse uplink channels in massive MIMO systems. The proposed technique involves arithmetic addition of a periodic, but low powered training sequence with each user's information sequence. Consequently, separately dedicated resources for the pilot symbols are not needed. Moreover, to attain the estimates of the Channel State Information (CSI) in the uplink, the sparsity exhibited by the MIMO channels is exploited by incorporating CS based Orthogonal Matching Pursuit (OMP) algorithm. For decoding the transmitted information symbols of each user, a Linear Minimum Mean Square Error (LMMSE) based equalizer is incorporated at the receiving Base Station (BS). Based on the obtained simulation results, the proposed SiT-OMP technique outperforms the existing Least Squares (SiT) channel estimation technique. The comparison is done using performance metrics of the Bit Error Rate (BER) and the Normalized Channel Mean Square Error (NCMSE).

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

من المتصور أن تكون تقنية MIMO متعددة المدخلات متعددة المخرجات (MIMO) تقنية مرشحة قوية للجيل الخامس القادم (5G) من شبكات الاتصالات اللاسلكية. يقدم هذا العمل البحثي تقنية جديدة قائمة على الاستشعار المضغوط (CS) والتدريب المتراكب (SiT) لتقدير قنوات الوصلة الصاعدة المتناثرة في أنظمة MIMO الضخمة. تتضمن التقنية المقترحة إضافة حسابية لتسلسل تدريب دوري ولكن منخفض الطاقة مع تسلسل معلومات كل مستخدم. وبالتالي، ليست هناك حاجة إلى موارد مخصصة بشكل منفصل للرموز التجريبية. علاوة على ذلك، للحصول على تقديرات معلومات حالة القناة (CSI) في الوصلة الصاعدة، يتم استغلال التباين الذي تظهره قنوات MIMO من خلال دمج خوارزمية البحث عن المطابقة المتعامدة (OMP) المستندة إلى CS. لفك تشفير رموز المعلومات المرسلة لكل مستخدم، يتم دمج المعادل القائم على الحد الأدنى لمتوسط الخطأ التربيعي الخطي (LMMSE) في محطة الاستقبال الأساسية (BS). بناءً على نتائج المحاكاة التي تم الحصول عليها، تتفوق تقنية SIT - OMP المقترحة على تقنية تقدير قناة المربعات الصغرى (SIT) الحالية. تتم المقارنة باستخدام مقاييس أداء معدل خطأ البت (BER) وخطأ متوسط مربع القناة العادي (NCMSE).

Translated Description (French)

Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) est envisagé comme une technologie candidate forte pour la 5ème génération à venir (5G) de réseaux de communication sans fil. Ce travail de recherche présente une nouvelle technique basée sur la détection comprimée (CS) et l'entraînement superposé (SiT) pour estimer les canaux de liaison montante clairsemés dans les systèmes MIMO massifs. La technique proposée implique l'addition arithmétique d'une séquence d'entraînement périodique, mais de faible puissance, avec la séquence d'informations de chaque utilisateur. Par conséquent, des ressources dédiées séparément pour les symboles pilotes ne sont pas nécessaires. De plus, pour atteindre les estimations des informations d'état du canal (CSI) dans la liaison montante, la rareté présentée par les canaux MIMO est exploitée en incorporant un algorithme de poursuite de correspondance orthogonale (OMP) basé sur CS. Pour décoder les symboles d'information transmis de chaque utilisateur, un égaliseur basé sur l'erreur quadratique moyenne minimale linéaire (LMMSE) est incorporé à la station de base de réception (BS). Sur la base des résultats de simulation obtenus, la technique SiT-OMP proposée surpasse la technique existante d'estimation de canal par Moindres Carrés (SiT). La comparaison est effectuée à l'aide des mesures de performance du taux d'erreur binaire (ber) et de l'erreur quadratique moyenne du canal normalisé (NCMSE).

Translated Description (Spanish)

Se prevé que Massive Multiple-Input Multiple-Output (mimo) sea una tecnología candidata sólida para la próxima quinta generación (5G) de redes de comunicación inalámbrica. Este trabajo de investigación presenta una nueva técnica basada en la detección comprimida (CS) y el entrenamiento superpuesto (SiT) para estimar los canales de enlace ascendente dispersos en sistemas mimo masivos. La técnica propuesta implica la adición aritmética de una secuencia de entrenamiento periódica, pero de baja potencia, con la secuencia de información de cada usuario. En consecuencia, no se necesitan recursos dedicados por separado para los símbolos piloto. Además, para alcanzar las estimaciones de la información de estado del canal (CSI) en el enlace ascendente, la dispersión exhibida por los canales mimo se explota incorporando el algoritmo de búsqueda de coincidencias ortogonales (OMP) basado en CS. Para decodificar los símbolos de información transmitidos de cada usuario, se incorpora un ecualizador basado en error cuadrático medio mínimo lineal (LMMSE) en la estación base (BS) receptora. Con base en los resultados de la simulación obtenidos, la técnica propuesta de SiT-OMP supera la técnica existente de estimación de canales de mínimos cuadrados (SiT). La comparación se realiza utilizando métricas de rendimiento de la tasa de error de bits (Ber) y el error cuadrático medio del canal normalizado (NCMSE).

Files

12713.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c946cfe328f161e8fdcbcf427f913520
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التقدير القائم على البيانات التجريبية لقنوات MIMO الضخمة متعددة المسارات المتفرقة باستخدام السعي للمطابقة المتعامدة
Translated title (French)
Estimation basée sur des pilotes pilotés de données de canaux MIMO massifs à trajets multiples épars à l'aide d'une poursuite de correspondance orthogonale
Translated title (Spanish)
Estimación basada en pilotos montados en datos de canales mimo masivos de trayectos múltiples dispersos utilizando la búsqueda de coincidencias ortogonales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2967342056
DOI
10.5755/j01.eie.25.4.23975

Is supplement to
https://openalex.org/W4385694579 (Other)
https://openalex.org/W4319793311 (Other)
https://openalex.org/W4300881421 (Other)
https://openalex.org/W2465351041 (Other)
https://openalex.org/W2340242818 (Other)
https://openalex.org/W2291660523 (Other)
https://openalex.org/W2262109992 (Other)
https://openalex.org/W2103001330 (Other)
https://openalex.org/W2098521117 (Other)
https://openalex.org/W2012574959 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1541027045
  • https://openalex.org/W1587872684
  • https://openalex.org/W1965494485
  • https://openalex.org/W1976916271
  • https://openalex.org/W2021302824
  • https://openalex.org/W2055849441
  • https://openalex.org/W2078808135
  • https://openalex.org/W2103117825
  • https://openalex.org/W2111953900
  • https://openalex.org/W2117978063
  • https://openalex.org/W2122126264
  • https://openalex.org/W2128513990
  • https://openalex.org/W2129131372
  • https://openalex.org/W2137628444
  • https://openalex.org/W2141077315
  • https://openalex.org/W2141682101
  • https://openalex.org/W2151693816
  • https://openalex.org/W2157303785
  • https://openalex.org/W2171075378
  • https://openalex.org/W2171656554
  • https://openalex.org/W2464593683
  • https://openalex.org/W2568384394
  • https://openalex.org/W2593779246
  • https://openalex.org/W4250955649