Sobre la estimación de canal en sistemas de Internet de las cosas de banda estrecha basados en LTE en enlace descendente
Autores: Jewel, Md Khalid Hossain; Zakariyya, Rabiu Sale; Lin, Fujiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Sobre la estimación de canal en sistemas de Internet de las cosas de banda estrecha basados en LTE en enlace descendente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Narrowband
Internet de las cosas
Estimación de canal
Complejidad
LTE
LMMSE
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 48
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de Internet de las Cosas de banda estrecha (NB-IoT) fueron especificados por 3GPP en la versión 13 como una tecnología de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) para operar con un ancho de banda muy estrecho de solo 180 kHz. Debido a las condiciones frágiles de funcionamiento de la señal de radio (donde una señal es más débil que el ruido), el estado del canal NB-IoT se vuelve altamente complejo. Por lo tanto, una estimación de canal efectiva y de baja complejidad desempeñará un papel significativo en la operación del receptor. El esquema de error cuadrático medio mínimo lineal (LMMSE) es muy efectivo para estimar el canal pero introduce una complejidad masiva debido a la inversión de matrices complejas. En este documento, primero derivamos el modelo analítico de la señal para los sistemas NB-IoT de enlace descendente basados en evolución a largo plazo (LTE) y proponemos una estimación de canal LMMSE de baja complejidad para los sistemas NB-IoT de enlace descendente aplicando la técnica de descomposición de valores singulares (SVD) junto con la partición de toda la matriz del canal en pequeñas submatrices. Además, aplicamos la técnica de banda superpuesta para optimizar el rendimiento del estimador de canal propuesto. Como resultado de la explotación de varias submatrices en lugar de una matriz de canal más grande, la complejidad operativa se optimiza significativamente. Por último, proponemos una estructura de filtro polifásico para implementar el procedimiento de interpolación en lugar del método de interpolación convencional para optimizar aún más el rendimiento y la complejidad del estimador de canal propuesto. El rendimiento de la técnica propuesta ha sido justificado por el error cuadrático medio (MSE), la tasa de error de bits (BER) y el rendimiento instantáneo para la relación señal-ruido (SNR) relacionada. La complejidad del sistema se verifica por el número de multiplicaciones complejas utilizadas. Las evaluaciones de simulación indican que con el sacrificio de un rendimiento despreciable, la técnica LMMSE modificada propuesta junto con la interpolación propuesta posee un buen equilibrio entre el rendimiento y la complejidad del sistema que podría ayudar a que las técnicas propuestas se apliquen con éxito en los sistemas NB-IoT de baja complejidad.
Descripción
Los sistemas de Internet de las Cosas de banda estrecha (NB-IoT) fueron especificados por 3GPP en la versión 13 como una tecnología de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) para operar con un ancho de banda muy estrecho de solo 180 kHz. Debido a las condiciones frágiles de funcionamiento de la señal de radio (donde una señal es más débil que el ruido), el estado del canal NB-IoT se vuelve altamente complejo. Por lo tanto, una estimación de canal efectiva y de baja complejidad desempeñará un papel significativo en la operación del receptor. El esquema de error cuadrático medio mínimo lineal (LMMSE) es muy efectivo para estimar el canal pero introduce una complejidad masiva debido a la inversión de matrices complejas. En este documento, primero derivamos el modelo analítico de la señal para los sistemas NB-IoT de enlace descendente basados en evolución a largo plazo (LTE) y proponemos una estimación de canal LMMSE de baja complejidad para los sistemas NB-IoT de enlace descendente aplicando la técnica de descomposición de valores singulares (SVD) junto con la partición de toda la matriz del canal en pequeñas submatrices. Además, aplicamos la técnica de banda superpuesta para optimizar el rendimiento del estimador de canal propuesto. Como resultado de la explotación de varias submatrices en lugar de una matriz de canal más grande, la complejidad operativa se optimiza significativamente. Por último, proponemos una estructura de filtro polifásico para implementar el procedimiento de interpolación en lugar del método de interpolación convencional para optimizar aún más el rendimiento y la complejidad del estimador de canal propuesto. El rendimiento de la técnica propuesta ha sido justificado por el error cuadrático medio (MSE), la tasa de error de bits (BER) y el rendimiento instantáneo para la relación señal-ruido (SNR) relacionada. La complejidad del sistema se verifica por el número de multiplicaciones complejas utilizadas. Las evaluaciones de simulación indican que con el sacrificio de un rendimiento despreciable, la técnica LMMSE modificada propuesta junto con la interpolación propuesta posee un buen equilibrio entre el rendimiento y la complejidad del sistema que podría ayudar a que las técnicas propuestas se apliquen con éxito en los sistemas NB-IoT de baja complejidad.