Compressed sensing technique for synchronization and channel estimation in OFDMA uplink transmissions

Abstract

Dans cette étude, l'estimation conjointe du décalage de synchronisation de symbole (STO) et de la réponse impulsionnelle de canal (CIR) de chaque utilisateur actif en présence du décalage de fréquence porteuse (CFO) est prise en compte pour la liaison montante d'un système d'accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence (OFDMA). Une nouvelle méthode basée sur le cadre de détection comprimé (CS) utilisant des symboles pilotes est proposée pour l'estimation conjointe du STO et du CIR de chaque utilisateur actif. La parcimonie est obtenue en incorporant les échantillons STO, le préfixe cyclique (CP) et les coefficients CIR dans un nouveau modèle de signal. La méthode proposée ne nécessite pas que les coefficients CIR soient clairsemés. Les résultats numériques de la performance de la méthode proposée en utilisant l'algorithme de poursuite par correspondance orthogonale (OMP) sont présentés. La présence de CTO est également considérée comme une perturbation du dictionnaire CS des symboles pilotes.En este estudio, la estimación conjunta del desplazamiento de temporización de símbolos (STO) y la respuesta de impulso de canal (CIR) de cada usuario activo en presencia del desplazamiento de frecuencia portadora (CFO) se considera para el enlace ascendente de un sistema de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA). Se propone un nuevo método basado en el marco de detección comprimido (CS) utilizando símbolos piloto para la estimación conjunta del STO y el CIR de cada usuario activo. La dispersión se logra mediante la incorporación del STO, las muestras de prefijo cíclico (CP) y los coeficientes CIR en un nuevo modelo de señal. El método propuesto no requiere que los coeficientes CIR sean escasos. Se presentan los resultados numéricos del rendimiento del método propuesto utilizando el algoritmo de búsqueda de coincidencias ortogonales (OMP). La presencia de CTO también se considera como una perturbación para el diccionario CS de símbolos piloto.In this study joint estimation of the symbol timing offset (STO), and channel impulse response (CIR) of each active user under the presence of the carrier frequency offset (CFO) is considered for the uplink of an orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) system. A new method based on the compressed sensing (CS) framework using pilot symbols is proposed for the joint estimation of the STO and the CIR of each active user. Sparsity is achieved through incorporating the STO, the cyclic prefix (CP) samples, and the CIR coefficients into a new signal model. The proposed method does not require CIR coefficients to be sparse. Numerical results of the performance of the proposed method using the orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm is presented. The presence of CTO is also considered as a perturbation to the CS dictionary of pilot symbols.في هذه الدراسة، يتم النظر في التقدير المشترك لإزاحة توقيت الرمز (STO)، واستجابة نبضة القناة (CIR) لكل مستخدم نشط في ظل وجود إزاحة تردد الناقل (CFO) للوصلة الصاعدة لنظام الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA). تم اقتراح طريقة جديدة تعتمد على إطار عمل الاستشعار المضغوط (CS) باستخدام الرموز التجريبية للتقدير المشترك لكل من STO و CIR لكل مستخدم نشط. يتم تحقيق التباين من خلال دمج STO، وعينات البادئة الدورية (CP)، ومعاملات CIR في نموذج إشارة جديد. لا تتطلب الطريقة المقترحة أن تكون معاملات CIR متفرقة. يتم عرض النتائج العددية لأداء الطريقة المقترحة باستخدام خوارزمية متابعة المطابقة المتعامدة (OMP). يعتبر وجود كبير موظفي التكنولوجيا أيضًا اضطرابًا في قاموس CS للرموز التجريبية.