Phương pháp bổ sung pilot được thử nghiệm cho bộ ước lượng kênh trong hệ thống UWA-OFDM

Tried Pilot Supplement Method for Channel Estimation of UWA-OFDM System

  • Nga Nguyen Thi Institute of Electronics
  • Phan Huy Anh Viện Điện tử, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Hà Nội, Việt Nam
  • Phạm Thanh Hiệp Nhóm nghiên cứu mạnh về Thông tin tiên tiến, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, Hà Nội, Việt Nam
Keywords: UWA-OFDM, channel estimation, MMSE, tried pilot supplement

Abstract

The original pilots are insufficient to accurately recover the channel impulse response in underwater acoustic OFDM systems (UWA-OFDM). Previous studies, inclusive of the PE, RPS methods, have enhanced channel estimation quality by supplementing them with potential pilots. These supplemental pilots are derived from signals near the constellation points. Nevertheless, these methods lack an evaluation mechanism for the pilots, potentially leading to incorrect mapping and ineffective supplemental pilots. To inscribe the issue, the Tried Pilot Supplement method (TPS) is introduced, which encompasses both the selection and evaluation of pilot candidates. TPS is evaluated by signals received at moderate distances to the constellation points. The proposed method compares the MMSE, PE and RPS methods under different configurations, such as MPSK and MQAM modulation schemes. The results show that the TPS method consistently surpasses the MMSE, PE and RPS methods in terms of bit error rate (BER).

Author Biographies

Nga Nguyen Thi, Institute of Electronics

Nguyễn Thị Nga tốt nghiệp Đại học ngành Điện, Điện tử năm 2008 và Thạc sĩ ngành Kỹ thuật Điện tử tại Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn năm 2012. Hiện nay là nghiên cứu viên và nghiên cứu sinh tại Viện Điện tử, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. Lĩnh vực nghiên cứu là xử lý tín hiệu cho truyền thông, hệ thống thủy âm và sonar.

Phan Huy Anh, Viện Điện tử, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Hà Nội, Việt Nam

Phan Huy Anh tốt nghiệp Đại học tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội năm 2003, tốt nghiệp Thạc sĩ tại Đại học Melbourne, Australia năm 2007 và nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học New South Wales, Sydney, Australia năm 2014. Hiện nay là trưởng phòng nghiên cứu tại Viện Điện tử, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. Lĩnh vực nghiên cứu là xử lý tín hiệu cho truyền thông, các vấn đề tối ưu hóa trong vô tuyến nhận thức, mạng chuyển tiếp không dây, MIMO và UAV.

Phạm Thanh Hiệp, Nhóm nghiên cứu mạnh về Thông tin tiên tiến, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, Hà Nội, Việt Nam

Phạm Thanh Hiệp tốt nghiệp Kỹ sư Truyền thông tại Học viện Phòng vệ Nhật Bản năm 2005; nhận bằng thạc sĩ và tiến sĩ tại Đại học Quốc gia Yokohama, Nhật Bản năm 2009 và 2012. Từng là cộng tác viên nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Yokohama, Yokohama, Nhật Bản từ năm 2012 đến năm 2015. Hiện nay là giảng viên tại Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, Việt Nam. Lĩnh vực nghiên cứu là truyền thông không dây, MIMO và UAV.

References

R. Diamant and L. Lampe, “Low Probability of Detection for Underwater Acoustic Communication: A Review,” IEEE Access, vol. 6, pp. 19 099–19 112, 2018.

X. Lurton and D. Jackson, An Introduction to Underwater Acoustics. 2nd ed. Springer, 2010.

G. Qiao, Z. Babar, L. Ma, S. Liu, and J. Wu, “MIMO-OFDM underwater acoustic communication systems - a review,” Physical Communication, vol. 23, pp. 56–64, 2017.

S. Zhoun and Z. Wang, OFDM for Underwater Acoustic Communications. John Wiley & Sons, 2014.

Y. Liu, Z. Tan, H. Hu, L. J. Cimini, and G. Y. Li, “Channel Estimation for OFDM,” IEEE Communications Surveys &

Tutorials, vol. 16, no. 4, pp. 1891–1908, 2014.

A. B. Singh and V. K. Gupta, “Performance Evaluation of MMSE and LS Channel Estimation in OFDM System,” International Journal of Engineering Trends and Technology, vol. 15, pp. 39–43, 2014.

J. A. Fernandez, K. Borries, L. Cheng, B. V. K. Vijaya Kumar, D. D. Stancil, and F. Bai, “Performance of the 802.11p Physical Layer in Vehicle-to-Vehicle Environments,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 61, no. 1, pp. 3–14, 2012.

Z. Zhao, X. Cheng, M. Wen, B. Jiao, and C. Wang, “Channel Estimation Schemes for IEEE 802.11p Standard,” IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, vol. 5, no. 4, pp. 38–49, 2013.

W. Pamungkas and J. Hendry, “An improved spectral temporal average method for mitigating Doppler effects in V2V communications,” International Journal of Vehicle Information and Communication Systems, vol. 6, pp. 317–335, 2021.

T. N. Nguyen, H. A. Phan, V. L. Cao, T. H. Nguyen, and P. T. Hiep, “Pilot Enrichment Methods for Improving Quality of Received Signal in Underwater Acoustic OFDM Systems,” in 2022 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), 2022, pp. 401–406.

N. T. Nga, P. H. Anh, C. V. Loi, and P. T. Hiep, “Suitable Pilot Search Method for Channel Estimation in Underwater Acoustic OFDM Systems,” Journal of Military Science and Technology, vol. 89, pp. 52–59, 2023.

T. N. Nguyen, A. Huy Phan, V. L. Cao, and P. T. Hiep, “Reliable Pilot Search Method for Enhancing BER Performance in Underwater Acoustic OFDM Systems with MMSE Estimator,” Int. J. Wireless Inf. Networks, vol. 31, p. 84–95, 2024.

M. Khan, B. Das, and B. Pati, “Channel Estimation Strategies for Underwater Acoustic (UWA) Communication: An Overview,” Journal of the Franklin Institute, vol. 357, pp. 7229–7265, 2020.

C. Y. Soo, K. Jaekwon, Y. W. Young, and K. C. Gu, MIMOOFDM Wireless Communications with MATLAB. Wiley-

IEEE Press, Aug. 2010.

M. B. Porter and H. P. Bucker, “Gaussian beam tracing for computing ocean acoustic fields,” Journal of the Acoustical Society of America, vol. 82, no. 4, pp. 1349–1359, 1987.

M. B. Porter, “The BELLHOP manual and user’s guide: Preliminary draft,” Heat, Light, and Sound Research, Inc., La Jolla, CA, USA, Tech. Rep, vol. 260, pp. 1–57, 2011.

L. M. Brekhovskikh and Y. P. Lysanov, Fundamentals of Ocean Acoustics. 3rd ed. Springer, 2003.

G. H. Golub and C. F. Van Loan, Matrix Computations - 4th Edition. Johns Hopkins University Press, 2013.

Published
2024-11-25