I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   8 ,  No .   5 O c t obe r   20 1 8,  p p.  38 29~ 3 838   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v8 i 5. pp 382 9 - 3838          3829       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c o r e . c o m/ j our nal s / i nde x . php/ I J E C E   P erf o r m a nce  a na ly s is  o f  a da pt iv e f i lt er cha nn el es t i m a t ed  M I M O  OF D M   c om m u n i c at i on  s ys t e m       Sr i nu P y l a 1 ,  K  P ad m a R aj u 2 ,  N  B al a S u b r ah m an ya m 3   1 ,3 D ep ar t m en t   of  E l e c t r oni c s  a nd  C om m uni c a t i on E ng i ne e r i ng ,  G  V   P  C ol l e g e  of  E ng i ne e r i ng  ( A ) I ndi a   2 D ep ar t m en t   of  E l e c t r oni c s  a n d C om m uni c a t i on E ng i ne e r i ng ,  J  N  T  U ni v e r s i t y ,  I ndi a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   D ec 0 4 ,  201 7   Re v i se d   F e b 16 ,  2 01 8   A ccep t ed   M ar  1 ,  201 8       A dv a nc e d C om m uni c a t i on S y s t e m s  a r e   w i de ba nd s y s t e m s  t o s u pp or t   m ul t i pl e  a ppl i c a t i o ns  s uc h a s  a u di o,  v i de o a nd  da t a  s o a nd s o f o r t h.  T he s e   s y s t e m s  r eq u i r e h i g h  s p ect r al  ef f i ci en c y  an d  d at a r at es .  I n  ad d i t i o n ,  t h ey   s houl d pr ov i de  m ul t i pa t h f a di ng  a nd i nt e r - s y m b o l  i n t e rf e re n c e  (IS I)  f re e   t r a ns m i s s i on.  M ul t i p l e  i npu t  m ul t i pl e  out pu t  or t h og ona l  f r e que nc y  di v i s i on   m u l t i p l ex i n g  ( M I M O  O F D M )  m eet s  t h es e r eq u i r e m en t s  H en c e,  M I M O - O F D M  i s  t h e m o s t  p r ef er ab l e t ech n i q u e f o r  l o n g  t er m  e v al u at i o n  ad v an ced   ( L TE - A ) .  T he  pr i m a r y  obj e c t i v e  of  t hi s  pa pe r  i s  t o c ont r ol  bi t   e r r or  r a t e   ( B E R )  b y  p r o p er  ch an n el  co d i n g ,  p i l o t  car r i er s ,  ad ap t i v e f i l t er  ch an n el   es t i m at i o n  s ch em es   an d  s p ace t i m e co d i n g  ( S T C ) .  A  co m b i n at i o n  o f  an y  o f   t h es e s ch e m e s  r es u l t s  i n  b et t er   B E R  pe r f or m a nc e  ove r  i ndi v i du a l  s c he m e s .   S y s t e m  pe r f or m a nc e  i s  a na l y z e d f or  v a r i ous  di g i t a l  m odul a t i o sc h e m e s.  I n   t hi s  pa pe r ,   a d a p tiv e  f ilte r  c h a n n e l e s tim a te d  M I M O  O F D M  s y s te m  is   pr o pos e by  i nt e g r a t i ng  c ha nne l  c odi ng ,  a da p t i v e  f i l t e r  c ha nne l   e s t i m a t i on,   di g i t a l  m odul a t i on a nd s pa c e  t i m e  c odi ng .  F r om  t he   s i m ul a t i on r e s ul t s ,   c ha nne l  e s t i m a t e d 2× 2 M I M O  O F D M  s y s t e m  s how s  s upe r i or  pe r f or m a nc e   o v er  i n d i v i d u al  s ch em es .   Ke y wo rd :   C h a n n e l e s ti m a tio n   C onv ol u t i o n  c ode   L M S   M I M O OF DM   RL S   S p ace t i m e co d i n g   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   Sr i n u   P yl a ,     D ep ar t m en t  o f  E l ect r o n i cs  a n d  C o m m u n i cat i o n  E n g i n eer i n g ,   G a y a t r i V i d ya P a r i s ha d  C o l l e ge  o f  E ngi ne e r i ng ( A ut o no m o u s ) ,   M ad h u r a w ad a,   V i s a kha p a t na m ,   A nd hr a  P r a d e s h,  5 3 00 4 8 ,  I nd i a .   E m a il: s r i n u p y la @ g v p c e . a c . in       1.   I NT RO D UCT I O N     A d v an ced   m o b i l e s y s t e m s  ai m  o n  s u p p o r t i n g  h i g h  d at a r at e s er v i ces  o v er   m u l t i p l e s y s t e m s   f o r   m u l t i - m e di a   a ppl i c a t i on s   i nv ol v i ng   v oi c e ,   da t a ,   pi c t u r e s   a n v i de o.   T h e y   s h ou l pr ov i d e   s e r v i c e s   w i t h out   i n t er r u p t i o n s  f o r  p r i v at e an d  p u b l i c n et w o r k s .  T h es e s er v i ces  r eq u i r e i n t er f er e n ce f r ee  t r an s m i s s i o n  o v er   f r eq u en c y   s el ect i v f ad i n g  ch an n el s .  O F D M  i s  a p r o m i s i n g  t ech n i q u f o r  L o n g  T er m  E v al u at i o n - A d va nc e d   ( L T E - A) ,  W o r l d wi d e I n t er o p e r ab i l i t y   f o r  M i cr o w av e   A cces s  ( W i - M A X ) s y s t e m s ,  IE E E  8 0 2 . 1 1 a c ,  a n d  IE E E   8 0 2 . 1 5  [ 1 ] .  A  g o o d  ch an n e l  es t i m at i o n  p r o ced u r e i s  n eces s ar y  i n  o r d er  t o  m ak e r el i ab l e d eci s i o n s  an d  t o   co h er en t l y  d e m o d u l at e t h e r ecei v ed  d at a.  O F D M  s y s t e m s  r eq u i r e ef f ect i ve  a nd  e xa c t  c ha nne l  e s t i m a t i o f o r   t i me - va r y i ng c ha nne l s .   T h e p r i n ci p al   m o t t o  o f  t h i s  p ap er  i s  t o  i m p r o v e t h e O F D M  s y s t e m  p er f o r m a n ce b y  p r o p er  ch an n el   c o d i ng,   s u ita b le   d i g ita l   m o d u la tio n  s c h e m e s ,  a d a p ti v e   f il te r  c h a n n e l  e s ti m a tio n  te c h n i q u e s  a n d   m u lt ip le   an t en n a s  at  t h e t r a n s m i t t er  an d  r ecei v er .  B y  u s i n g  al l  t h e s e,  an  i n t eg r at ed  O F D M s y s t e m  i s  p r o p o s ed  t o   e nha nc e  s ys t e m  p e r f o r m a nc e  [ 2 - 3] .  G os h  [ 4]  f or m ul a t e d a  c l os e d  f or m  e x pr e s s i on   f or  i m pu l s e  n oi s e   p er f o r m a n ce i n  a  m u l t i car r i er  Q A s y s t e m  an d  s h o w ed  t h a t it i s  b e tte r  th a n  s i n g le   c a r r ie r  s y s te m s   f o r   m o d er at v al u es  o f   i m p u l s e  p o w er  a n d  p r o b ab i l i t y .  D o n g  et  al .  [ 5 ]  d et er m i n ed   t h e  p o w er   an d  r at e ad ap t at i o n   an al y t i cal l y   w i t h  ch a n n el  s t at e i n f o r m at i o n  i n  t h e p r es en ce  o f  car r i er  f r eq u en c y  o f fs e t  ( C F O ) f o r a n  O FD M   s y s t e m.   S a bba gh i a n  e t  a l .  [ 6]   de v e l ope d a  n e w  c ode  ba s e o n  du a l  B C H  c ode  f or  r e du c t i o n  of  P A P R  i n   m ul t i   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18 :    382 9     38 38   3830   c a r r ie r  s y s te m .  H o n g   y u  e t  a l.  [ 7 ]  d e v e lo p e d  a n  ite r a t iv e  b a s e d  M L  a lg o r it h m  f o r   m u ltip le  s o l u tio n   c o m p lic a tio n   f r o m  lo g  li k e li h o o d  f u n c tio n  i n  O F D M  m o b i l e w i r el e s s   c h an n el s .   K a l y a n i  e t  a l .  [ 8]  pr opos e d a   c h a n n e l f r e q u e n c y  r e s p o n s e  e s ti m a tio n  a lg o r it h m   w it h  li m ite d  n u m b e r  o f  p ilo ts  to  d e te r m i n e  th e  s e le c tiv it y  o f   t h e ch a n n el  i n  a n  O F D M s y s t e m .  H an  o h  et  al .  [ 9 ]  d es cr i b e d  an  es t i m a t i o n  s c h e m e t o  d et ec t  s y m bol s   w h i c a r e  d e te r m i n e d  b y  t h e  a d a p tiv e  th r e s h o ld  u s in g  t h e  n o is e   v a r ia n c e   w ith  t h e  d if f e r e n t p o s te r io r i p r o b a b ility  a each  s u b - car r i er .  G ao  et  al .   [ 1 0 ]  d ev el o p e d  ad ap t i v e f r eq u en c y  d o m ai n  c h a n n el  e s t i m at i o n   f o r  u p l i n k  i n   M I M O - O F D M  s y s t e m t o  i mp r o v e ch an n el  e s t i m at i o n  b y   m ak i n g   u s e o f  co r r el at i o n  b et w e en  t w o  s u b - car r i er s .   S o u r y a l e t a l.  [ 1 1 ]  r e p o r te d  th a t th e   s u b - ch a n n el  b i t  a n d  p o w er  can  b e al l o cat ed  d y n a m i cal l y  t o  t h e s t at e  o f  t h e   c ha n ne l  r a t he r  t ha n  f i xe d  a nd  u ni f o r m   m o d ul a t i o n.  I t   w a s  s ho w t ha t   b it a llo c a tio n  b a s e d  o n  th e  p r e d ic tio n   s t at e o f  t h e ch a n n el  d ecr eas es  t h e B E R  b y  a f ac t o r  o f  t w o   w i t h  a  m ax i m u m  D o p p l er  f r eq u en c y  o f  5 0     100   H z.   T h e p er f o r m a n ce o f  ad ap t i v e O F D M  o v er  n o n  ad ap t i v O F D M  i s  g o o d ,  ev en  i n  t h e p r es en ce o f  ch a n n el   e s ti m a tio n  e r r o r s  f o r  s l o w l y   va r yi n g c ha n ne l s .     H on g  e t  a l .  [ 12]  pr o pos e d a d a pt i v e  a l l  pa s s   f ilte r   s c he m e  i w h i c h p ha s e  r o t a t i o n i s   us e d  t o  r e d uc e   P A P R  i n  MI MO - O F D M  s y s t e m s .  W a n g  et  al .  [ 1 3 ]   m o d el ed  ad ap t i v e r ecei v er  t h at  i s   u s ed  f o r  r ed u ct i o n  o f   in te r  c a r r ie r  in te r f e r e n c e   w i t h t h e   h e l p of  opt i m a l  ph a s e  r ot a t i on .  E l a ng ov e n  e t  a l .  [ 14]  de s c r i be d a  pi l ot   ch an n el  e s t i m at i o n   i n   w h i c h   f ad i n g  e f f ec t s  i n  t h e ch a n n el  ar e eq u al i zed  b y   u s i n g   L M S ,  N L M S  an d   R L S   a lg o r ith m s .   A   S a l h  e t  a l.  [ 1 5 ]   d es cr i b ed  t h e ac h i e v e m en t   o f   h i g h er  d a t a  r a t e s   t h r ough   z e r o f or c i ng  be a m   f or m i n w i t h  l e s s  num be r  o f  r a di o f r e qu e n c y  c h a i n s .   E ri k  G .   L a rs s o n  e t   al .  [ 1 6 ]  s t at ed  t h at  t h s p at i al   m u l t i p l ex i n g  i s   u s ed  i n  Ma s s i v e M I M O  t o  i n cr eas t h e   cap aci t y ,  n ear l y   t e n   t i m e s  or   m or e  a n d i m pr ov e  t h e   r ad i at ed  en er gy  i n t h e  or de r  of  hu n dr e d t i m e s   s i m ul t a n e ou s l y B o l cs k ei  et  al .  [ 1 7 ]  d es cr i b ed  t h f u n d a m en t a l s   o f  MI MO - O F D w i r el es s  s y s t e m s  a n d  h ar d w ar e i m p l e m en t at i o n  a s p ect s  o f   f o u r t h   g en er at i o n  cel l u l ar   s y s t e m s .   S t u b er  et  al .  [ 1 8 ]  d i s cu s s ed  i s s u es  r el at ed  t o  s y n ch r o n iz a tio n  a n d  c h a n n e l e s ti m a tio n  i n  M I M O - O F D M  al o n g   w i t h  s p ace co d i n g  t ec h n i q u es .  I n  [ 1 9 ] ,  s er i al  c o n cat en at ed  co n v o l u t i o n  co d f o r  MI M O  s y s t e m s   ar e d es cr i b ed  u n d er  R a y l ei g h   f ad i n g  c h an n el s .       2.   S Y S T EM  M O D EL    L et  N  b e t h n u m b er  o f  s u b car r i er s  i n  a n  O F D M s y m b o l ,   t h en  t h e  b as eb an d  d i s cr et e t i m e O F D M   s i g n al  s eq u en ce ca n  b w r i t t en  as     ( ) = ( ) = 1 ( ) 2  1 = 0   (1 )     W h er e,   n =  0 ,1 ,2 ,… N - 1  a nd   K  i s  t he  i nd e x o f  t he  s ub - car r i er .   B ef o r e t r an s m i s s i o n ,  c y cl i c p r ef i x  ( C P )  i s   ap p en d ed  p er i o d i cal l y  t o  p r ev en t  x g ( n)  f r o m  I S I .  T he  r e s ul t a nt   O F D M   s ym b o l  i s  t r a ns m i t t e d  t hr o u gh   f r eq u en c y   s el ect i v f ad i n g  ch an n el   h ( n ) .  N o i s e  i s  ad d ed  t o  t h e r ecei v i n g  s i g n al  i n   t h e  ch an n el .  T h e r ecei ve d   si g n a l  i s  e x p r e s se d  a s     ( ) = ( ) ( ) + ( )   (2 )     W he r e   ( )   i s  t h e ad d i t i v w h i t e G au s s i an   n o i s e.   A t  r ecei v er ,  s er i al  d at a i s  co n v er t ed  i n t o  p ar al l el  an d  C P  i s   r e mo v e d  f r o y g ( n)  t o  f o r m   y( n)  a nd  i s  e xp r e s s e d  a s     ( ) = { ( ) } = ( ) 2  1 = 0   (3 )     w he r e  k =  0, 1, 2, N - 1 .  F u r t h er ,  Y ( K )  can  b w r i t t en  a s     Y( K)  =  X( K)  H( K)  +  V( K)                  k = 0 ,1 , ..N - 1   (4 )     P i l o t s  ar e ex t r act ed  f r o m  t h e o b t ai n ed  s eq u e n ce Y ( K ) .  T h e e s t i m at ed  o u t p u t  X e ( K )  i s  obt a i n e d b y :     ( ) = ( ) ( )   (5 )     T r an s m i t t ed  d at a i s  r eco v er ed  at  t h e r ecei v er  b y   u s i n g  p r o p er  d em o d u l a t o r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708     P e r f or m anc e  anal y s i s  of  ada p t i v e  f i l t e r  c hanne l  e s t i m at e d M I M O  O F D M   c om m uni c at i on     ( Sr i nu P y l a )   3831   T ab l 1 .   P ar am et er s   u s ed  i n  t h P r o pos e d S y s t e m   P a r a m et er     S p e ci f i cat i o n       P a r a m et er     S p e ci f i cat i o n     N u m b e r  of  s ub - c a rri e rs   6 4     C o d i n g   C on v o l u t i o n   FFT  s i z e   6 4     C o d e r a t e   1 / 2 ,  1 / 3   G u a r d  t y p e   C y c l ic  e x t e n s io n     W i r el e s s  ch an n e l s   R a y le i g h ,  R ic i a n   a n d  A W G N   C y c l i c  p re fi x   1 6  ( 1/ 4 )     C h a n n e l  e s tim a tio n   LM S ,  R LS   M od u l a t i o n  s c h e m e s   B PSK ,  Q PS K ,  1 6 - Q AM ,  6 4 - Q AM     A n t e n n a  c o n f i g u r a t i o n s   S I S O ,   2 × 1  M I S O ,   2 × 2  M I M O       2 .1 .   C h a ra c t eri s t i cs  o f   w i rel es s  ch a n n e l   I n  r eal  t i m e ap p l i cat i o n s ,  t h d at a t r an s m i s s i o n  i s   m u c h   m o r e co m p l e x  d u e t o   m an y   f act o r s  s u c h  as   l i n e o f  s i g h t  co m m u n i cat i o n  b et w ee n  t r a n s m i t t er  an d  r ecei v er ,  u s er s  d en s i t y ,   m u l t i p at h  p r o p ag at i o n ,  D o p p l er   s hi f t  a nd  s o   on  a n d s f or t h .  H e n c e ,  di f f e r e nt  c h a nn e l   m ode l s  s u c h  a s  a ddi t i v e   w hi t e  G a u s s i a n   n oi s e ,  R a y l e i gh  an d  R i ci a n  c h a n n el s  ar f o r m u l at ed .   A W G N  c h an n el   m o d el  i s  t h m o s t  co m m o n l y  u s ed  c h an n e ls  in   c o m m u n ic a tio n  s y s te m s .   T he  d e ns i t y f u nc t i o f o r  G a us s i a d i s t r i b ut i o n  i s  r ep r es en t ed  i n  [ 2 0 ]  as     ( ) = 1 σ 2 Π ex p ( µ ) 2 2 2 ; < <   (6 )     H o w e v er ,  i n   t h i s  c h an n el ,   m u l t i p at h   f ad i n g ,   f r eq u en c y   s el ect i v i t y  a n d  i n t er f er en ce  ar e n o t  c o n s i d er ed   an d  m o r eo v er ,   it is  n o t s u it a b le  f o r  te r r e s tr ia l a p p lic a ti o n s .  R a y le i g h  a n d  R ic ia n   c h an n el   m o d el s  ar d e v e lo p e d  f o r  m u l tip a th  p r o p a g a tio n  a p p lic a tio n s .  T h e  r e c e iv e d  s ig n a l is  d is to r te d  d u e  to  a tte n u a tio n ,   r ef l ect i o n s ,  r ef r act i o n ,  a n d  d i f f r act i o n  d u r i n g  t r a n s m i s s i o n .  T h e s t at i s t i cal  t i m e v ar y i n g   n at u r e o f  r ecei v ed   s ig n a l p o w e r  is  d e s c r ib e d us i ng  R a y l e i gh  a n R i c i a n   f a di ng   di s t r i bu t i ons .  T h e  e nv e l ope  of  r e c e i v e d f l a t  f a de O F D M  s i g na l  i no n - l i ne  o f   s i ght  ( N L O S )  s c e na r i o  r e s e m b l e s  R a yl e i gh  f a d i ng d i s t r i b ut i o w ho s e  p r o b a b i l i t d en s i t y  f u n ct i o n  ( P D F )  i s  ch ar act er i zed  i n  [ 2 0 ]  b y     ( ) = 2 e xp 2 2 2 > 0 , 0   (7 )     W h en  a s t r o n g   s i g n al  co m p o n en t  e x i s t s  i n  ad d i t i o n  t o   m u l t i p l w ea k  r ef l ect ed  co m p o n en t s ,  t h e r ecei v ed   s ig n a l e n v e lo p e  is   in   th e  f o r m   o f  R ic ia n  d is tr ib u t io n  [ 1 6 ]  a n d  its  p r o b a b ilit y  d i s tr ib u tio n   f u n c tio n  is  e x p r e s s e d   i n  [2 0 ] a s     ( ) = 2 ex p ( 2 + 2 ) 2 2 0  2    0 ;     0   (8 )     W he r e   I 0   i s  t h m o d i f i ed  B es s el  f u n ct i o n  o f  t h f i r s t  k i n d   an d  zer o th   or de r  a n µ i s  t h e   m ean  d u e t o   f i x ed   s cat t er  o r  L O S  p at h .   K - f a c to r   o f  R ic ia n   d i s t r i b ut i o n i s  t he  s q ua r e  o f  t he  p e a k a m p l i t ud e  o f   t he  d o m i na n t  s i g na l   t o  t w i ce t h e v ar i a n ce.  K - f a c t o r  i s  t y pi c a l l y  i n  be t w e e n  1 a n d 10 a n d R i c i a n  di s t r i bu t i on  a ppr oa c h e s  R a y l e i gh  w h e n ev er  K  t e n d s  t o  zer o     2 .2 .   C ha nne l  c o di ng   T h e ai m  o f  t h e c h an n el  co d i n g  is  to   e n ha nc e   t h e  r e lia b ilit y  o f  th e  c o m m u n ic a tio n  s y s te m  t h r o u g h   i m pr ov i n g  bi t  e r r or  r a t e  ( B E R )  pe r f or m a n c e  b y  a ppe n di ng  r e du n da n t  bi t s   to   t h e t r an s m i t t ed  d at a.  T h es ad d i t i o n al  b i t s  ar u s ed  t o   m ak e  t h e  s y s t e m  cap ab l e o f  er r o r  d et ect i o n  an d  co r r ect i o n .  I n t hi s   w o r k,   c on v ol ut i on  c ode   w i t h  c ode  r a t e s  1/ 2 a n d 1/ 3 i s  c on s i de r e d f or  e n c odi n g  t h e  da t a .  C onv ol u t i o n  c odi n g   h a s   m e m or y   t h a t   u s e s  pr e v i ou s  bi t s  t o e n c ode  or   de c ode  t h e  i n pu t  da t a  s t r e a m .  F i gu r e  1,  t h e  c on v ol u t i on  e n c ode r   h as  t h r ee v ar i ab l es :  n u m b er   o f  in p u t b its  ‘ k ,  o u tp u t b it s  ‘ n  a n d   m e m o r y  b lo c k  le n g th   L .   T h e  r e c e iv e d  b its   c a n  be  de c ode d u s i n g  a   s of t  i npu t - h a r d ou t pu t  V i t e r bi  de c odi n g  a l g or i t hm .   S o f t  i n pu t  de c i s i on  a c t i on  i s  t a k e ba s e d on   w h ol e  i n pu t  r a ng e  va l u e s   w hi l e  h a r d ou t pu t  de c i s i on  a c t i on  g i v e s  de c ode d bi t s  b a s e d on  f i x e d s e t  of   v a lu e s .  V ite r b i a lg o r it h m   u s e s   c o d e  tr e llis  a n d   m i n i m u m   h a m m i n g  d is ta n c e .     2 .3 .   C ha nne l  e s t i m a t i o n t e c hni q ue s   T h e s u b car r i er s  i n  O F D M  s y s t e m  ex h i b i t  t h ei r  o w n  ch ar act er i s t i cs  d u r i n g  t h e t r a n s m i s s i o n .  H en ce,   a d a p tiv e  c h a n n e l e s t i m a tio n   i s  s u i t ab l e f o r  p r o p er  r eco v er y   o f  t h e  t r an s m i t t ed  s i g n al  at   t h e r ecei v er C ha n ne l   p r o p er t i es  can  b e es t i m at ed   u s i n g  p i l o t  b as ed  ap p r o ach es .  B l o ck  an d  co m b  t y p e p i l o t  ar r an g e m en t s  ar s u ita b le  f o r   s lo w  a n d   f a s t   f a d in g  c h a n n e ls  r e s pe c t i v e l y .  I n bl oc k  t y pe  pi l ot  a r r a ng e m e n t ,  p i l ot s  a r e  i ns e r t e d i s p eci f i c O F D M b l o ck s  p er i o d i cal l y   w h er eas  i n  co m b  t y p e,  p i l o t s  ar e i n s er t ed  u n i f o r m l y  i n  ev er y   O F D M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18 :    382 9     38 38   3832   bl oc k  [ 21] .   P op ul a r  c h an n el   es t i m at i o n   s ch e m es  ar L eas t  S q u ar es  ( L S ) ,  M i n i m u m   M ean  S q u a re  E rro ( M M S E ) ,  L eas t  M ea n  S q u ar e s  ( L M S ) ,  a n d  R ec u r s i v L eas t  S q u ar es  ( R L S ) .   P i l ot  a r r a nge m e nt s   f or  c h a nn e l   e s ti m a tio n   a s   s ho w n  i n F i gur e   2 .               F i gu r e  1.   C on v ol u t i o n  e n c ode r   w i t h  c ode  r a t e  1/ 2.   F i gu r e  2.   P ilo t a r r a n g e m e n ts   f o r  c h a n n e l e s ti m a tio n       2. 3. 1.   L i n ea r ch a n n el  es t i m a t i o n  s ch e m es :   T h e r ecei v ed  s i g n a l  can  b e ex p r es s ed  as     = +   (9 )     wh e r e   a nd   ar e t h e t r an s m i t t ed  an d  r ecei v ed  s i g n al   v ect o r s  r es p ect i v el y .  H er e,   H   i s  t h e ch an n el  r es p o n s e   w h ile   V   i s  t h n o i s v ect o r .  T h e L S  es t i m at o r  f o r  an  O F D M  s y s t e m  ca n  b w r i t t en  as      =   ( ) 1     ( 10)    =   1   ( 11)     T h e es t i m at e o f  t h e ch a n n el  at   m th   p ilo t s u b c a r r ie r  is  g iv e n  b y     ( ) =   ( ) ( )   ( 12)     T h e m ea n  s q u ar e er r o r  f r o m  t h e   r ecei v ed  s i g n al  can  b e d es cr i b ed  as     ( ) = [ ( ) 2 ]     ( ) = [ ( ) ]   ( 13)     w h er e ‘  i s  t h M M S E  c h an n el  es t i m a t e an d  X H   i s  t h e   H e r m itia n   m a tr ix  o f  X .  M M S E  e q u a lis e r  s e ts   o r t ho go na l  b y  e s t i m a t i ng  ve c t o r  Y  a s :     = 0     [ ] [ ] = 0   ( 14)      = 0   ( 1 5)     T h e t i m e d o m ai n  MM S E  es t i m at e o f   h  i s  r ep r es en t ed  as       =    1   ( 16)     2 .3 .2 A da pt i v e  f i l t e r  c ha nne l  e s t i m a t i o s c he m e s :   T h e L MS  al g o r i t h m  i s  a  g r ad i en t - b as ed  p r o ced u r e o f  s t eep es t - d es ce n t  t h at  ad ap t s   t h ite r a tiv e   pr oc e du r e   i n   w h i ch  s u cces s i v w ei g h t   v ect o r s  ar m o d i f i ed  t o  o b t ai n  MM S E .    T h e L MS  es t i m at o r   u s e s   a d a p tiv e  f ilte r  a s  s h o w n  i n  F i g u r e 3 .  T h e i n i t i al   w ei g h t  i s  a s s u m ed  a n d  t h e s u cce s s i v e v a l u es  ar e co m p u t e b as ed  o n  p r ev i o u s  es t i m at i o n .   T h e L M S   al g o r i t h m   i t er at es  o v er  each  co ef f i ci e n t  i n  t h e d i r ect i o n  o f   ap p r o x i m a t e g r ad i en t .  T h w ei g h t   v ect o r  eq u at i o n  i s  ex p r es s ed  as :     ( + 1 ) = ( ) + µ   [   ( ) ( )   ]   ( 17)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708     P e r f or m anc e  anal y s i s  of  ada p t i v e  f i l t e r  c hanne l  e s t i m at e d M I M O  O F D M   c om m uni c at i on     ( Sr i nu P y l a )   3833   w h er   μ   i s   t h s t ep   s i ze,     L   i s   t h n u m b er   o f   i t er at i o n s ,   e( n )   i s   t h er r o r   b et w een   r ecei v ed   s i g na l   y ( n)  a nd   r ef er en ce  s i g n al  d ( n )  .  H er e,  x ( n )  i s  t h e i n p u t  s i g n al  t o  t h L MS  f i l t er .  T h m i n i m u m   m ea n  s q u ar e er r o r  i s  o f   t h e  fo r m     2 ( ) = [ ( ) ( ) ] 2   ( 18)     T h e co r r ect e d  r ecei v ed  s i g n al   at  t h e o u t p u t  o f   L M S   f i l t er  can  b e s h o w n  as       ( ) = ( ) ( )   ( 19)     T h e  L M S  e s ti m a te   h a s  lo w e r  c o m p u ta tio n a l c o m p le x i t y .  H o w e v e r ,  it h a s  p o o r  tr a c k in g   a b ilit y   w it h  s lo w e r   co n v er g e n ce r at e.  I n  t h e R L S   al g o r i t h m ,  p r ev i o u s  s a m p l es  a r e u s ed  t o  es t i m a t e t h e i n v er s e  o f  au to c o r r e la tio n   o f  i np ut   ve c t o r .   T he  R L S  a l go r i t h m   us e s  p as t  i n p u t  d at a s a m p l es  t o  es t i m at e t h e i n v er s e o f   th e  a u to c o r r e la tio n   ma t r i x   o f  t h e i n p u t   v ect o r .   A   w ei g h t i n g   f act o r  f o r  eac h   s a m p l e i s   u s ed  t o  d ecr eas e t h e  i n f l u en ce  o f   v er y  o l d   in p u s a m p le s .  T h e  R L S  e s ti m a to r  u s e s  a d a p tiv e   f ilte r  a s  s h o w n  i n   F i gur e  4 .           F i gu r e  3.   L M S  A d a p tiv e  F ilte r       F i gu r e  4.   R L S   A d a p tiv e  F il te r       T h e R L S  al g o r i t h m   n eed s  a u t o - co r r el at i o n  an d  cr o s s - c o r r e la tio n   m a tr i x  o f   i n p u t a n d  i s   s ig n i f ic a n tl y   m o r e   co m p u t at i o n al l y  co m p l e x   w h i l e u p d at i n g  each  co e f f i ci e n t ,   s i n ce i t  n eed s  i n v er s e o f   t h co r r el at i o n   m at r i x   ϕ(n ).   H o w e v e r,   t h e R L S  ch a n n el  es t i m at i o n  al g o r ith m   h a s  f as t er  co n v er g en ce  w i t h  e x cel l en t  t r ack i n g  ab i l i t y   c om pa r e d t o L M S  a l g or i t hm .   R L S  a l g or i t hm  i s  de s c r i be d a s ;     ( ) = 1 ( )     ( 20)   ( ) = 1 ( 1 ) ( ) 1 + 1 ( ) ( 1 ) ( )   ( 21)     ( ) = ( ) ( )     ( 22)   ( + 1 ) = ( ) + ( ) ( )   (2 3     H er e,   λ   i s   t h f o r g et t i n g   f act o r   an d   f o r   0   λ   <   1 .   T h i n f l u en ce  o f   p as t   er r o r   v al u es   d ecr eas es   ex p o n e n t i al l y   an d  i t  i s  t er m ed  as   m et h o d  o f  ex p o n en t i al l y   w ei g h t ed  l eas t   s q u ar es  [ 1 4 ] .     2. 3. 3.   MI MO - O F DM   O F D M   t r an s f o r m s   w i d eb an d   f r eq u en c y   s el ect i v e ch a n n el   i n t o   n um be r   of   f l a t  f a di ng  c h a nn e l s   w h i c h  i s  s u i t ab l f o r  MI M O   s t r u ct u r e t h at  r eq u i r es  a f r eq u en c y  n o n - s el ect i v e c h ar act er i s t i c at  each  ch a n n el   w h e n t he  t r a ns m i s s i o n r a t e   i s   hi g h.  T he   M I M O  i s  i t he  f o r m  o f  M T ×M R ,   wh e r e  M T   i s  t h e  num be r  of   t r a ns m i t t i n g a nt e nna s   a nd   M R   i s  t he  nu m b e r  o f   r e c e i vi ng  a nt e n na s .   L e t   M T = 2 a n M R = 2 ,  t h en  t h e MI M O   ch an n el   m at r i x  ‘ H  ca n  b e ex p r es s ed  as     H= 1 1 1 2 2 1 2 2   ( 24)     H er e,  ‘ h ij  i s   t h f ad i n g   co e f f i ci en t   t h at  i n d i cat es   t h e   i m p u l s e r es p o n s b et w ee n   i th t r a ns m i t   a nt e n na   a nd  j th   r ecei v i n g  a n t en n a.  T h e M I M O  s y s t e m   m o d el  i s   m o d el ed  as     Y =  H X   ( 25)     1 2 = 1 1 1 2 2 1 2 2 × 1 2   ( 26)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18 :    382 9     38 38   3834   M I M O  is  k n o w n  a s  ‘ s p a tia m u ltip le x in g  a s   t h e  r e c e i v e s i gn a l  s a m pl e s  t h r ough  a l l  pos s i bl e  pa t hs   f r o m   m u ltip le   tr a n s m i tti n g  a n t e n n a s  a r e  c o m b in e d  b y   t h e s p at i al  r at i o  co m b i n er  at   t h e  r ecei v er .   T h is  m u ltip l e   tr a n s m it - r ecei v e   a n t e n n a p ai r  o f f er s  a l i n ear  i n cr eas e i n  t r an s m i s s i o n  r at e f o r  t h e s a m e b an d w i d t h   w i t h o u t  a n y   a ddi t i on a l  pow e r   r eq u i r ed .  I t  can  al s o  i n cr eas e d i v er s i t y   g ai n  b y  t r an s m i t t i n g  t h e i n f o r m a t i on  s i gn a l  t h r ou gh  m u l t i p l e an t e n n as   u s i n g  s p ace  t i m e co d i n g .   A l a m o u t i   s ch e m e i s  t h e b as i s p ace t i m e co d e f o r  M I M O  s y s t e m   i s  de s c r i be d i n  ( 27)       =   1 2 2 1                                                                                        ( 27)     wh e r e   S 1 *   i s  t he  c o m p l e x c o nj uga t e  o f  S 1   s ym bol  a n d S 2 *   i s  t h e co m p l ex  co n j u g at e o f  S 2   s y m b o l .  T h e en co d er   o u tp u ts  a r e  tr a n s m it te d  in  t w o   c o n s e c u tiv e  ti m e  s lo ts   f r o m  t w o  tr a n s m i tti n g  a n te n n a s .  I n  f ir s t ti m e  s lo t,  S 1   a nd   S 2   ar e t r an s m i t t ed  an d  i n  t h e c o n s ecu t i v e   ti m e  s lo S 2 *   a nd  S 1 *   ar e t r an s m i t t ed .  R ecei v ed  s i g n al s  at  f i r s t  a n d   s eco n d  t i m s l o t s  ar y ( 1 )  an d  y ( 2 )   r es p ect i v el y  ca n  b w r i t t en  as     ( 1 ) =   [ 1 2 ] 1 2 + ( 1 )   ( 28)     ( 2 ) =   [ 1 2 ] 2 1 + ( 2 )   ( 29)     w h er e h 1   a nd  h 2   ar e c h an n el   r es p o n s es  i n  t h e 1 st   a nd  2 nd   p at h  r es p ect i v el y ,  a n d   n ( 1 )  an d  n ( 2 )  ar e ad d i t i v w h i t e  G au s s i a n  n o i s e s  at   f i r s t  an d   s eco n d  t i m e  s l o t s  r es p ec t i v el y .  H e n ce,  t h e MI M O  s y s t e m   m o d el  ca n  b e   d es cr i b ed :     ( 1 ) ( 2 ) =   1 2 2 1 + ( 1 ) ( 2 )   ( 30)     T h e co l u m n  c h a n n el   m at r i ces   C 1   a nd  C 2   ar e r ep r es en t ed  as :     1 =   1 2  2 =   2 1       T h e  i n n e r  pr odu c t  of  t w o c ol um ns  C 1   a nd  C 2   b eco m e s  zer o  as  s h o w n  i n  eq u at i o n  ( 3 1 ) .       1 2 = 1 2 + 2 ( 1 ) = 0   ( 31)     I n e q ua t i o ( 31)   c on f i r m s  t he  or t h og on a l i t y  o f   A l a m out i   s ch e m e.  T h e cap aci t y  a n d  er r o r  r at e an al y s i s  o f   M I M O  co m m u n i cat i o n  s y s t e m   f o r  s at el l i t e ap p l i cat i o n s  ar w el l  d es cr i b ed  i n  [ 2 2 ] .   T h e  cap aci t y  o f  MI MO   c ha n ne l  i s  gi ve n i n ( 3 2 )     =  2  +    ( 32)     w h er e,     i x     id e n tit y  m a tr i x   i s  t he  c ha nne l   m a t r i x,   a nd   is  th e   n u m b e r  o f  tr a n s m itti n g  a n te n n a s .       3.   P R OP OS E D  M E T HOD   T he  p r o p o s e d M I M O  O F D M   s ys t e m  i s  s ho w i F i gu r e  5.  I n  t h e  pr opos e d s y s t e m ,  i n f or m a t i on  da t a   ar e en co d ed  u s i n g  a co n v o l u t i o n  en co d er   w i t h  co d e r at e s  1/ 2 a n d 1/ 3.   T h e  e n c ode d da t a  a r e  a ppl i e d t o di g i t a l   m od u l a t or  i n or de r  t o c on v e r t  da t a  i n t o s ym bol s  a n d t h e n  pi l ot  s y m bol s  a r e  i n s e r t e f or  c h a nn e l  e s t i m a t i on.   T he n I F F T  c o nve r t s  t he s e  s y m b o l s  i nt o  t i m e  d o m a i n a nd   m a ke s  t he  s y m b o l s  o r t ho go na l  t o  o ne  a n o t he r .   C y c l ic  p r e f i x  ( C P )  is  a p p e n d e d  to  th e  o u tp u t o f  I F F T  to  p r e v e n th e  s i g n a f r o m  I S I .  I n  g e n e r a l,  th e  c y c l ic   p r e f i x i s  t a ke n f r o m   t he  t a i l  o f  t he  p r e vi o us   O F D M  s y m b o l .  T he  C P  l e ngt s ho ul d  b e  gr e a t e r  t ha n t he  c ha n ne l   r e s pon s e  i n  or de r  t o r e m ov e  I S I  c o m p le te l y .    A f te r  t h e  i n s e r tio n  o f  C P ,  th e   O F D M   s i g n a l is  a p p lie d  to  th e   s p ace t i m e b l o ck  co d e ( S T B C )  en co d er  f o r  t r an s m i s s i o n  o f  s i g n a l  v i m u l t i p l e an t e n n a s .  C P  i s  r em o v ed  at  t h e   r ecei v er  an d  ch an n el  i s  es t i m a t ed  u s i n g  ei t h er  L M S  o r  R L S   al g o r i t h m .  T h e r e v er s e p r o ces s  o f  t h e t r an s m i t t er   is  a p p lie d  in  o r d e r  to   r e c o v e r  t h e  tr a n s m i tte d  in f o r m a tio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708     P e r f or m anc e  anal y s i s  of  ada p t i v e  f i l t e r  c hanne l  e s t i m at e d M I M O  O F D M   c om m uni c at i on     ( Sr i nu P y l a )   3835       F i gu r e  5.   I n t eg r at ed  MI MO  O F D M  s y s t e m       4.   R ES U LT S   A ND AN AL Y S I S     T h e p r o p o s ed  M I M O - O F D M   s y s te m  i s  i m p le m e n te d   w i t h t he  p a r a m e t e r s   m e nt i o ne d  i T a b le   1 .  I t hi s  p a p e r ,  t he  O F D M  s ys t e m  p e r f o r m a nc e  i s  a na l yz e d  f o r  va r i o us  c ha n ne l s  a s  s ho w n i F i gur e  6  a nd  i t   illu s tr a te s  th e  b e tte r  B E R  p e r f o r m a n c e  o f  a d d itiv e   w h ite  G a u s s ia n  c h a n n e l in  c o m p a r is o n   w it h  th e  R a y le i g h   a nd   R i c i a c ha nne l s .    F i g ur e   7  s ho w s   t he  p e r f o r m a nc e  o f  O F D M   s ys t e m   f o r   va r i o us   m o d ul a t i o s c he m e s   u n d er  R i c i an  c h a n n el  a n d  i t  d es cr i b es  t h e p er f o r m an ce i m p r o v e m e n t   w i t h  d ecr eas e i n  o r d er  o f   m o d u l at i o n .   F i gu r e  7 a n F i gu r e  8 s h o w s   a ppr ox i m a t e l y  2 dB  S N R  i m p r ov e m e n t  i n   L M S  a l g or i t hm  ov e r  R L S  a l g or i t h a t 1 0 - 3B E R  u n de r  B P S K   m odu l a t i on .  B e t t e r  pe r f or m a n c e   of  B P S K   m odu l a t i on  o v e r  Q P S K   m odu l a t i on  c a be   obs e r v e d f r om   F i g ur e   9   to   F i gu r e 10.   T h e   pe r f or m a n c e   of   c on v ol u t i on   c ode   w i t h   di f f e r en t   co d r at es   i s   an al y zed  i n   F i gur e  1 1  a nd   F ig u r e  1 2   w h ic h  ill u s tr a te s   t he  i m p r o ve m e nt   o f   s y s t e m  p er f o r m an ce  w i t h  d ecr eas e   i n  co d e r at e.  P er f o r m an ce i m p r o v e m e n t  o f  MI M O  can  b e o b s er v ed  f r o m  F i g u r e 1 2  an d  F i gur e   1 3 .  H en ce,  t h pr op os e d 2x 2 M I M O  O F D M  s y s t e m  s h o w s  s u pe r i o r  p er f o r m an ce as  d ep i ct ed  i n  F i gur e  1 4  o ve r  o t he r   c om bi n a t i o n s .  M or e ov e r ,  t h e  pr op os e d s y s t e m  pe r f or m a nc e  i s  be t t e r  ov e r  t h e   s y s t e m  [ 23]  i n   w h i c h  t he   p er f o r m a n ce o f  MI M O - O F D M  i n  t er m s  o f  b i t  er r o r  r at e i s  d i s cu s s ed  f o r  L S  an d  MM S E  ch an n el  es t i m at i o n   s c he m e s .  I n a d d i t i o n,  t hi s   s ys t e m  r e s ul t s  s up e r i o r  p e r f o r m a nc e   o v e r [2 4 ] i n   w h i c h  t h e  B E R  p e rf o r m a n c e  o M I M O - OF DM  s y s t e m   f o r  NL M S  a n d  DD - E W  R L S  c h an n el  es t i m at i o n  s c h e m es  i s  an a l y zed .   P e r f o r m an ce  co m p ar i s o n   o f   2 ×2   M I M O  O F D M  s y s t e m  f o r   d i g i t al  m o d u l at i o n  s ch e m e s  u n d er  R a y l ei g h   an d  R i ci a c ha n ne l s  a s  s ho w n i n F i g ur e  1 5 F i gur e   1 6  s h o w s  t h e s y s t e m  cap aci t y  i m p r o v e m en t   w i t h  o r d er  o f  MI M O .             F i gu r e  6.   P er f o r m a n ce o f  1 6 - Q A M  O F D u n d er   f a di ng 6   c ha nne l s         F i gu r e  7.   P er f o r m a n ce o f  B P S K  O F D M  u n d er   f a d i n g c ha n ne l s             F i gu r e  8.   B E R  pe r f or m a n c e  c om pa r i s o n  of   c on v ol ut i on  c ode d O F D M  us i n g   R L S     F i gu r e  9.   B E R  pe r f or m a n c e  c om pa r i s o n  of   c on v ol ut i on  c ode d O F D M  us i n g   L M S   0 2 4 6 8 10 12 14 16 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     R ay l e i gh R ic ia n A W GN 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     R ay l e i gh R ic ia n A W GN 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     B P S K  R L S Q P S K  R L S 16 - Q A M   R LS 64 - Q A M   R LS 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     B P S K  L M S Q P S K  L M S 16 - Q A M   LM S 64 - Q A M   LM S Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18 :    382 9     38 38   3836         F i gu r e  10.   P er f o r m an ce o f  O F D M   w i t h  1 / 2  r at c on v ol ut i on  c ode ,  L M S ,   R L S ,  B P S K  m odu l a t i o n       F i gu r e  11.   P er f o r m an ce o f  O F D M   w i t h  1 / 2  r at c on v ol ut i on  c ode ,  L M S ,   R L S ,  Q P S K   m odu l a t i on             F i gu r e  12.   O F D M  s y s t e m  p er f o r m a n ce co m p ar i s o n   f o r  d i f f er e n t   m o d u l at i o n   s ch e m es  a n d  co d e r at es       F i gu r e  13.   P er f o r m an ce co m p ar i s o n  o f  S I S O ,  2 ×1   an d  2 ×2  M I M O  O F D M  s y s t e m s .         F i gu r e  14.   P er f o r m an ce co m p ar i s o n  o f  2 ×1  an d  2 ×2   M I M O  O F D M  s y s te m s   f o r  d ig ita m o d u la tio n   s ch e m es   F i gu r e  15.   P er f o r m an ce co m p ar i s o n  o f  2 ×2  MI M O   O F D M  s y s te m   f o r  d ig ita m o d u la tio n   s c h e m e s  u n d e r   R a y l e i g h a nd  R i c i a n c ha nne l s .       0 2 4 6 8 10 12 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     C o nv o l ut i on   LM S C on v ol u t i o R LS 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     C o nv o l ut i on   LM S C on v ol u t i o R LS 0 5 10 15 20 25 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     1 / 3   B P S K 1 / Q P S K 1 / 1 6Q A M 1 / 6 4Q A M 1 / 2   B P S K 1 / Q P S K 1 / 1 6Q A M 1 / 6 4Q A M 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     S I S O   1 X 1 M IS O 2 X 1 M IM O 2 X 2 0 5 10 15 20 25 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     2 X1   B PS K 2X Q P S K 2X 16 Q A M 2X 64 Q A M 2 X2   B PS K 2X Q P S K 2X 16 Q A M 2X 64 Q A M 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 S N R   ( d B ) B ER     R i c i a n   B P S K R ic ia n   Q P S K R i c i an   16Q A M R i c i an   64Q A M R ay l e i gh   B P S K R ay l e i gh   Q P S K R ay l e i gh   16 Q A M R ay l e i gh   64 Q A M Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708     P e r f or m anc e  anal y s i s  of  ada p t i v e  f i l t e r  c hanne l  e s t i m at e d M I M O  O F D M   c om m uni c at i on     ( Sr i nu P y l a )   3837       F i gu r e  16.   C ap aci t y  i m p r o v e m en t   w i t h  i n cr ea s e i n  MI MO  co n f i g u r at i o n   f o r  M I M O  O F D M  s y s t e m       5.   CO NCL U S I O N   I n t he  p r o p o s e w o r k,  t he   M I M O - O F D M  s y s te m   is  s i m u la te d   w i th  6 4  s u b  c a r r ie r s ,  d ig ita m o d u la tio n  te c h n iq u e s  ( B P S K ,  Q P S K ,  1 6 - QAM  a n d   6 4 - Q A M) ,  co n v o l u t i o n  co d w i t h  co d e r at es     ( 1 / 2  an d  1 / 3 ) ,  ch an n el s  ( A W G N ,  R a y l ei g h  an d   R i ci a n ) ,  ad ap t i v f i l t er  ch a n n el  e s t i m at i o n  s ch e m e s  ( L MS  an d   R L S )  a n d  M I M O  co n f i g u r at i o n s  ( S I S O ,  2 ×1  M I M O  a n d  2 ×2  M I M O ) .  F r o m  t h e r es u l t s ,  i t   i s  o b s er v ed  t h at  t h e   B E R  p er f o r m an ce o f   A W G N  ch a n n el   i s  s u p er i o r  co m p ar ed  t o  R a y l ei g h  a n d  R i ci a n  an d  al s o  s p ect r al   ef f i ci en c y   i n cr ea s es   w i t h  o r d er  o f   m odul a t i on  w i t h   m a r g i n a l  de g r a da t i on i n  pe r f or m a n c e .  T h e r e  i s  a i m p r o v e m en t  i n  s y s t e m  p er f o r m an ce   w i t h  d ecr eas e i n  co d r at e an d  t h e   L M S  c h a n n el  es t i m at i o n  i s   f o u n d  t o   b e b et t er  t h an  t h e R L S   ch a n n el  es t i m at i o n .  B y   co m b i n i n g  ch an n el  es t i m at i o n  an d  co d i n g ,  t h e re  i s   fu rt h e i m p r o ve m e nt  i n O F D M   s ys t e m  p e r f o r m a nc e  o ve r  i nd i v i d ua l  s c he m e s .  2 x2  M I M O  O F D M  s ys t e m   s ho w s   i m p r o v ed  p er f o r m a n ce o v er  S I S O  an d  2 x 1  M I S O .  M o r eo v er ,  an  i n cr eas i n  t h e  o r d er  o f  M I MO  co n f i g u r at i o n   i n cr eas es  cap aci t y  o f  t h e MI MO  s y s t e m .  F i n al l y ,   t h e p r o p o s ed  ch an n el  e s t i m at ed  2 ×2  M I M O  O F D M   s y s t e m   s ho w s   s i g ni f i c a nt  i m p r o ve m e n t  i n B E R  p e r f o r m a nc e  o ve r  o t he r  c o m b i na t i o ns .       R EF ER EN C ES     [ 1]   A le k s a n d r a  P a n a jo to v i,  F e li p R ie r a - P a l o u a n d G ui l l e m F e m e ni a s ,  “ A da pt i v e  U ni f or m  C ha nne l  D e c om pos i t i on i n   MU - MI MO - O F D M :  A ppl i c a t i on  t o  I E E E  8 02. 11a c , ”  I E E E  t r ans a c t i ons   on  w i r e l e s s  c om m uni c at i o ns ,  15 36 - 1 276,   V ol . 1 4,  N o. 5 ,  M a y  201 5.   [ 2]   A h m e d   T e m ta m ,   D i m itr ie  C .  P o p e s c u ,  a n d  O tilia P o p e s c u ,  “ U s in g   O F D M   P ilo t T o n e  I n f o r m a tio n  to  D e te c A c tiv e   4G  L T E  T r a ns m i s s i ons , ” I E E E  t r ans ac t i ons   on  w i r e l e s s  c om m uni c at i o ns ,  20 14.       [ 3]   M d .  M ah m u d u l H as an ,   S al eh  M o h am m ad   S ag ar ,  “ W i r e l e s s  C om m uni c a t i on t hr o ug h L ong  T e r m   E v ol ut i on  ( L T E )   o v e r  S a te llite  C h a n n e l b y  u s in g   M I M O - OF DM  M o d e l , ”  I C A E E , 1 9 - 21,   D e c  20 13.     [ 4]   M .  G hos h,  “ A na l y s i s  of  t he  e f f ect  o f  i m p u l s e n o i s e o n  m u l t i ca r r i er  an d  s i n g l e car r i er  Q A M   s y s t e m s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons  on   C om m u ni c at i o ns ,   v ol .  44,   n o.  2,  pp.   1 45 1 47,  F e b.  19 96.   [ 5]   Z hi c he ng  D o ng ,   P i ng z hi   F a n,   E r da l P a na y i r c i  a nd X i a nf u L e i ,  “ C ondi t i o na l   P ow e r  a nd R a t e  A da pt a t i on f or   MQ A M/ O F D M  S y s t e m s  unde r  C F O  w i t h P e r f e c t  a nd I m pe r f e c t   C ha nne l  E s t i m a t i on E r r or s ,”   I E E E  T r ans ac t i on s   on V e hi c ul ar  T e c hn ol ogy ,  V ol .  64 ,   N o.  11 ,   N ov   2 01 5.   [ 6]   M a r y a m  S a bba g hi a n,  Y ong j u nK w a k  a nd V a hi dT a r ok h,  “ N e w  C ode s  f r o m  D ua l  B C H  C ode s   w i t h A ppl i c a t i ons  i n   L o w P AP R   OF DM ,  I E E E  t r ans ac t i o ns  o n W i r e l e s s  c om m uni c at i ons ,  V o l .  1 0,   15 36 - 1 27 6,  N o. 1 2,   D e c  2011 .   [ 7]   H ong - Y u L i u a nd R .  Y .  Y e n,   E f f e c t i v e   A da pt i v e  I t e r a t i on  A l g or i t hm   f or  F r e que nc y   T r a c k i ng a nd C ha nne l   Es tim a tio n  in  O F D M  S y s te m s , ”  I E E E   t r a ns ac t i ons  on V e hi c ul ar   t e c hnol ogy ,  v ol .   59,  0 01 8 - 9 54 5,  N o .  4,   M a y  2010.   [ 8]   S h eet al K al y an i ,  R ag h av en d r an L ak s h m i n ar a y an an ,  K r i s h n am u r t h y   G i r i d h ar ,  “B i as ed  es t i m at o r s  w i t h  ad ap t i v s hr i nk a g e  t a r g e t s   f or  or t h og ona l  f r e que nc y  di v i s i on m ul t i pl e  a c c e s s  c ha nne l  e s t i m a t i on , ”  I E T  C o mmu n . ,  20 13 ,   V o l.   7,   I s s .  1,  pp. 13 22 ,  2 01 3.   [ 9]   Ju n - H a n O h a n d J o ng - T ae L i m ,   “T w o - S t ep  C h an n el  E s t i m at i o n   S ch em f o r  O F D M  S y s t e m s  o v er  F as t  R ay l ei g h   F a di ng  C ha nne l s , ”  I EE E C o m m u n ic a ti o n s  le tte r s ,  vo l . 14 ,  N o. 6 ,  108 9 - 77 98,   J une  20 10 .   [ 1 0]   J . G a o  X Z h u  Y .  W u  A .K . N a n d i , “ K a l m a n   s m oot hi ng - ba s e d a d a pt i v e  f r e que nc y  dom a i n c ha nne l  e s t i m a t i on f or   u p li n k  m u ltip le - in p u t m u ltip le - out put   or t h og ona l  f r e que nc y  di v i s i on m ul t i pl e  a c c e s s  s y s t e m s ,   IE T   C om m uni c a t i o ns , V o l . 5 I s s . 2 , p p 1 9 9 20 8 ,  20 11 .   [ 1 1]   M .   R .  S o ur y a l  a nd R a y m ond L .   P i c k h ol t z ,   A da pt i v e  M odul a t i on  w i t h I m pe r f e c t  C ha nne l  I nf or m a t i on i OF DM , ”  I E E E  j o u r n a l ,  2 00 1.   [ 1 2]   E on py o H ong  a nd D ong s ooH a r ,  “ P e a k - to - A ve r a ge  P ow e r  R a t i o R e duc t i o n f or  M I S O  O F D M  S y s t e m s   w i t A d a p tiv e  A ll - P a s s  F ilte r s ,  I E E E  t r ans ac t i o ns  on W i r e l e s s  c om m uni c at i o ns ,  vo l . 10,  15 36 - 12 76 ,  N o. 1 0,  O c t o be r   201 1.   0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 S NR( d B ) C apac i t y  ( b/ s / H z ) C apac i t y  V s  S N R  f or  di f f er ent  M I M O  c onf i gur at i ons     S I S O ( 1X 1) S I M O ( 2X 1) M I S O ( 1X 2) M I M O ( 2X 2) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18 :    382 9     38 38   3838   [ 1 3]   Ch i n - L i a n g W a n g,  P o - C hu ng  S h e n,  Y i ng - C ha ng  L i n,  a nd J i a - H ong  H ua ng ,  “ A A da pt i v e  R e c e i v e r  D e s i g f or   OF DM  S y st e m s Usi n g  C o n j u g a t e  T r a n s m i ssi o n , ”  I E E E  t r a ns ac t i o n s  on  c om m u ni c at i ons ,  v ol . 61,  0 09 0 - 67 78 ,  N o . 2,   F e b 2 01 3.   [ 1 4]   K .  E l a ng ov a n,  “ C om pa r a t i v e  s t udy  on t he  c ha nne l  e s t i m a t i on f or  O F D M  s y s t e m  us i ng  L M S ,  N L M S  a nd R L S   a lg o r ith m s ,  I nt e r nat i on al  c o nf e r e nc e  on P at t e r n R e c og ni t i on,  I nf o r m at i c s  and M e di c al  e ng i ne e r i ng ,   pp.  35 9 36 3,   M ar ch  2 1 - 23 ,  20 12 .   [ 1 5]   A  S a l h,  L  A uda h,  N   S  M  S ha h   a n d   S  A  H am zah ,  “A s ap t i v e an t en n a s el ect i o n  an d   p o w er  al l o cat i o n   i n  d o w n l i n k     m as s i v e M I M O  s y s t e m s , ”  i nt e r nat i o nal  j o ur n al  of  e l e c t r i c al  an c om put e r  e n gi ne e r i n g ( I J E C E ) ,  v ol .   7,  n o.   6,   pp .   352 1 - 35 28,  D e c e m be r  2 01 7 .   [ 1 6]   E ri k  G . L a rs s o n ,  O v e E d f o rs ,  F re d ri k   T u f v es s o n  an d  T h o m as   L .   M ar zet t a “M as s i v e M I M O  f o r  n ex t  g en er at i o n   w i r e l e ss s y st e m s , ”  I E E E  C om m u ni c at i on M a gaz i ne ,  1 86 - 1 95,   F e b 201 4.   [ 1 7]   H .  B o l cs k ei ,  E t h  Z u r i ch  “M I M O - O F D M  w i r el es s  s y s t e m s :  b as i c s ,  p er s p ect i v es  an d  ch al l en g es ,”   I E E E  W i r e l e s s   C o m m ., 3 1 - 3 7,  A ug   20 06.   [ 1 8]   G or don L . S t u be r ,  J o hn R . B a r r y ,  S t e v e  W . M c l a ug hl i n,  Y E  L I ,  M a r y   A nn I ng r a m  “ B r oa dba nd  M I M O - OF DM   w i r el e s s  co m m u n i cat i o n s ,”    P r oc e e di ngs  of   I E E E V o l .9 2 , N o .2 , 2 7 1 - 2 94 ,  F e b 20 04 .   [ 1 9]   I l es an m i  B an j o  O l u w af e m i ,  “H y b r i d  co n cat en at ed  co d i n g  s ch em e f o r  M I M O  s y s t e ms ,   i nt e r nat i ona l  j our nal  o f   el ect r i ca l  a n d  co m p u t er  en g i n eer i n g  ( I JE C E ) ,   vo l .  5 ,  n o.  3,  pp .   4 64 - 4 76 ,  J un e  20 15   [ 2 0]   T h eo d o r e S .  R ap p ap o r t ,  “W i r el es s  C o m m u n i cat i o n s - P r i n ci p l es  an d  P r act i ce,   P e ar s on  P ub l i c a t i ons ,  Se c on d   e d itio n ,   20 11 .   [ 2 1]   S r i n u P y l a,   P ad m a R aj u  K ,  an d  B al as u b r ah m an y a m   N ,  “P er f o r m an ce  A n al y s i s  o f  O F D M  s y s t e m  u s i n g  p i l o t s ,   c odi ng   bo un ds  a n d M A P  de c o de r  f or   ne x t  g e ne r a t i on  a pp l i c a t i o ns ,   I nt e r n at i on al  J o ur n al   on  C om m uni c at i o ns   A nt e n na  an d P r op ag at i o n ( I R E C A P ) ,   20 17 .   [ 2 2]   R a m oni A de og un,  “ C a pa c i t y  a nd e r r o r  r a te  a n a ly s is  o f  M I M O  s a te llite  c o m m u n ic a tio n  s y s t e m s  in  f a d in g   s cen ar i o s ,   i nt e r n at i on al  j our nal  of  e l e c t r i c al  a nd  c om p ut e r  e n g i ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v ol .  4,   n o.  4,   pp .  61 4 - 62 2,   A ug us t  201 4.   [ 2 3]   P   V en k at es w ar l u ,  an d  R .  N ag en d r a,  “C h an n el  es t i m at i o n  i n   M I M O - OF DM   sy st e m s,   i nt e r nat i o nal   j our nal  of   e ngi ne e r i n g t r e n ds  a nd  t e c hn ol o g y ,  vo l .  15 ,   n o.  5,  S e p 20 14 .   [ 2 4]   S .  S .  S a r ni n a nd S .  M .   S ul ong ,  “ P e r f or m a nc e  o f  c ha nne l  e s t i m a t i o n ba s e d o n D D - E W  R L S  a nd N L M S  f or  out do o r   M I M O OF DM  sy st e m ,   pr oc e e di ngs  of   I C S P C - 20 14 ,  pp.   9 0 - 9 5,  D e c  201 4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.