Channel estimation and parameters acquisition systems employing cooperative diversity

Abstract

This work investigates new channel estimation schemes for the forthcoming and future generation of cellular systems for which cooperative techniques are regarded. The studied cooperative systems are designed to re-transmit the received information to the user terminal via the relay nodes, in order to make use of benefits such as high throughput, fairness in access and extra coverage. The cooperative scenarios rely on OFDM-based systems employing classical and pilot-based channel estimators, which were originally designed to pointto-point links. The analytical studies consider two relaying protocols, namely, the Amplifyand-Forward and the Equalise-and-Forward, both for the downlink case. The relaying channels statistics show that such channels entail specific characteristics that comply to a proper filter and equalisation designs. Therefore, adjustments in the estimation process are needed in order to obtain the relay channel estimates, refine these initial estimates via iterative processing and obtain others system parameters that are required in the equalisation. The system performance is evaluated considering standardised specifications and the International Telecommunication Union multipath channel models.

Este trabalho tem por objetivo o estudo de novos esquemas de estimação de canal para sistemas de comunicação móvel das próximas gerações, para os quais técnicas cooperativa são consideradas. Os sistemas cooperativos investigados neste trabalho estão projetados para fazerem uso de terminais adicionais a fim de retransmitir a informação recebida para o utilizador final. Desta forma, pode-se usurfruir de benefícios relacionados às comunicações cooperativas tais como o aumento do rendimento do sistema, fiabilidade e extra cobertura. Os cenários são basedos em sistemas OFDM que empregam estimadores de canal que fazem uso de sinais piloto e que originalmente foram projetados para ligações ponto a ponto. Os estudos analíticos consideram dois protocolos de encaminhamento, nomeadamente, Amplify-and-Forward e Equalise-and-Forward, ambos para o caso downlink. As estatísticas dos canais em estudo mostram que tais canais ocasionam características específicas para as quais o filtro do estimador e a equalisação devem ser apropridamente projetados. Estas características requerem ajustes que são necessários no processo de estimação a fim de estimar os canais, refinar as estimativas iniciais através de processos iterativos e ainda obter outros parâmetros do sistema que são necessários na equalização. O desempenho dos esquemas propostos são avaliados tendo em consideração especificações padronizadas e modelos de canal descritos na International Telecommunication Union.