Ортогональное время, частота и пространство (OTFS) - Orthogonal Time Frequency and Space (OTFS)

Ортогональное время-частотное пространство (OTFS) - это метод 2D-модуляции, который преобразует информацию, переносимую в системе координат Delay-Doppler. Информация преобразуется в той же частотно-временной области, которая используется в традиционных схемах модуляции, таких как TDMA, CDMA, и OFDM.[1]

Обзор

OTFS - это схема модуляции, в которой каждый передаваемый символ испытывает почти постоянное усиление канала даже в каналах с высокими несущими частотами (миллиметровые волны) или с высоким доплеровским сдвигом. OTFS по существу выполняет модуляцию в Zak домен (также известный как область доплеровской задержки).[2][3]

Он эффективно преобразует изменяющийся во времени многолучевой канал в двумерный канал в области доплеровской задержки. Используя это преобразование, наряду с выравниванием в этой области, каждый символ испытывает одинаковое усиление канала на протяжении всей передачи.[4]

Модуляция начинается с первого отображения информационных символов. х [k, l] в области задержки – Доплера к символам X [n, m] для создания сигнала во временной области s (t) который передается по беспроводному каналу. На стороне приемника сигнал во временной области г (т) отображается в частотно-временную область с помощью Преобразование Вигнера которое является обратным преобразованию Гейзенберга, а затем для демодуляции символов используется область задержки – Доплера.[5]

Выравнивание и оценка каналов

Было предложено выравнивание с низкой сложностью на основе методов передачи сообщений (MP), цепи Маркова Монте-Карло (MCMC) и линейного выравнивания.[4][6][7][8]Разнообразие модуляции OTFS изучено в[9][10]Пилоты оценки канала передаются в доплеровской области задержки.[11][12]Также изучалась эффективность модуляции OTFS в статических многолучевых каналах.[13]

Формы сигналов практического формирования импульса

Эффективность модуляции OTFS с практическими формами импульсов была изучена, и было показано, что потери производительности из-за потери биортогональности невелики.[14]

Заявление

OTFS предлагает несколько преимуществ в определенных средах, где дисперсия имеет высокую частоту. Подобные среды встречаются в системах миллиметрового диапазона как из-за большего доплеровского разброса, так и из-за более высокого фазового шума.[15]Недавно также было предложено применение сигналов OTFS для радиообнаружения и определения дальности (RADAR).[16] [17]

Рекомендации

  1. ^ Монах Антон; Хадани, Ронни; Цацанис, Михаил; Ракиб, Шломо (2016-08-09). «ОТФС - ортогональное частотно-временное пространство». arXiv:1608.02993 [cs.IT ].
  2. ^ Hadani, R .; Rakib, S .; Цацанис, М .; Монах, А .; Goldsmith, A.J .; Molisch, A. F .; Колдербанк, Р. (март 2017 г.). «Ортогональная временная частотно-пространственная модуляция». Конференция IEEE по беспроводной связи и сети (WCNC), 2017 г.: 1–6. arXiv:1808.00519. Дои:10.1109 / WCNC.2017.7925924. ISBN  978-1-5090-4183-1.
  3. ^ Мохаммед, Саиф К. (28.07.2020). «Вывод модуляции OTFS из первых принципов». arXiv:2007.14357 [cs.IT ].
  4. ^ а б Raviteja, P; Т Фан, Кхоа; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2018). «Подавление помех и итеративное обнаружение для ортогональной временной частотно-пространственной модуляции» (PDF). Транзакции IEEE по беспроводной связи. 17 (10): 6501–6515. arXiv:1802.05242. Дои:10.1109 / TWC.2018.2860011.
  5. ^ Фарханг, Арман; РезазадеРейхани, Ахмад; Дойл, Линда Э .; Фарханг-Боружени, Бехруз (июнь 2018 г.). «Структура модема низкой сложности для ортогональной пространственно-временной частотной модуляции на основе OFDM». Письма IEEE о беспроводной связи. 7 (3): 344–347. Дои:10.1109 / LWC.2017.2776942. HDL:2262/82585. ISSN  2162-2345.
  6. ^ Р Мурали, К; Чоккалингам, А (2018). «О модуляции OTFS для каналов с сильным доплеровским замиранием». Практикум по теории информации и приложениям. Дои:10.1109 / ITA.2018.8503182.
  7. ^ Сюй, Вт; Zou, T; Гао, Н; Би, Z; Feng, Z; Дин, Зи (2020-07-28). «Линейное выравнивание малой сложности для систем OTFS с прямоугольными формами сигналов». arXiv:1911.08133v1 [cs.IT ].
  8. ^ Д. Сурабхи, G; Чоккалингам, А (2020). «Линейный эквалайзер низкой сложности для модуляции OTFS». Письма по коммуникациям IEEE. 24 (2): 330–334. Дои:10.1109 / LCOMM.2019.2956709.
  9. ^ Raviteja, P; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле; Бильери, Э (2020). «Эффективное разнообразие модуляции OTFS». Письма IEEE о беспроводной связи. 9 (2): 249–253. Дои:10.1109 / LWC.2019.2951758.
  10. ^ Д. Сурабхи, G; М. Августин, Р. Чоккалингам, А. (2019). «О разнообразии некодированной модуляции OTFS в дводисперсных каналах». Транзакции IEEE по беспроводной связи. 18 (6): 3049–3063. Дои:10.1109 / TWC.2019.2909205.
  11. ^ Raviteja, P; Т Фан, Кхоа; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2018). "Оценка встроенного доплеровского канала задержки для ортогональной пространственно-временной модуляции". Конференция IEEE по автомобильным технологиям (VTC-FALL). Дои:10.1109 / VTCFall.2018.8690836.
  12. ^ Шен, Вт; Дай, L; Ан, Дж; Вентилятор, П; Хит, Р. У. (2019). "Оценка канала для ортогонального частотно-временного пространства (OTFS) Massive MIMO". Транзакции IEEE при обработке сигналов. 67 (16): 4204–4217. arXiv:1903.09441. Дои:10.1109 / TSP.2019.2919411.
  13. ^ Raviteja, P; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2019). «Производительность OTFS на статических многолучевых каналах». Письма IEEE о беспроводной связи. 8 (3): 745–748. Дои:10.1109 / LWC.2018.2890643.
  14. ^ Raviteja, P; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле; Бильери, Э (2019). "Практические формы сигналов формирования импульсов для OTFS с сокращенным циклическим префиксом". IEEE Transactions по автомобильной технологии. 68 (1): 957–961.
  15. ^ Hadani, R .; Rakib, S .; Molisch, A. F .; Ибарс, С .; Монах, А .; Цацанис, М .; Delfeld, J .; Goldsmith, A .; Колдербанк, Р. (июнь 2017 г.). "Ортогональная частотно-временная модуляция (OTFS) для систем связи миллиметрового диапазона". IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS), 2017 г.: 681–683. Дои:10.1109 / MWSYM.2017.8058662. ISBN  978-1-5090-6360-4. S2CID  24798053.
  16. ^ Raviteja, P; Т Фан, Кхоа; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2019). "Радиолокационные системы на основе ортогонального временного и частотного пространства (OTFS)". Конференция IEEE Radar (RadarConf): 1–6.
  17. ^ Гаудио, L; Кобаяши, М; Caire, G; Колавольпе, Джи (2020). «Об эффективности OTFS для совместной оценки параметров радаров и обмена данными». Транзакции IEEE по беспроводной связи. 19 (9): 5951–5965.