جبران سازي اثرخطاي تخمين كانال در سيستم هاي ارتباطي TiR-UWB

Channel Estimation Error Compensation in Time-Reversed UWB Communication Systems

تكنيك ارسال معكوس زماني (TiR)، پيچيدگي گيرنده را در كانال هاي درون ساختماني UWB ، كاهش مي دهد، اما به خطاي ناشي از تخمين غيرايده آل كانال حساس مي باشد. در اين مقاله، فرم بسته اي براي روابط احتمال خطاي يك سيستم UWB مبتني بر TiR با گيرنده شامل فيلتر منطبق ساده و در شرايط مختلف خطاي تخمين كانال محاسبه مي شود. سپس به منظور بهبود عملكرد سيستم TiR-UWB در شرايط تخمين گر غيرايده آل كانال، يك الگوريتم بهينه سازي دو مرحله اي مبتني بر تكرار پيشنهاد مي گردد. اين الگوريتم، خطاي ناشي از تخمين غيرايده آل كانال را با استفاده از پيش فيلتر به دست آمده از سيستم شامل تخمين گر MMSE بهينه، در 4 گام مجزا به صفر نزديك مي كند. علاوه بر اين، به صورت تحليلي نشان داده مي شود كه پيش فيلتر طراحي شده به كواريانس خطاي تخمين كانال، كه به راحتي قابل دست يابي مي باشد، وابسته است.

Time Reversal (TiR) technique mitigates the complexity of receiver in UWB indoor channels, but is very sensitive to the channel estimation error. The effect of channel imperfection on TiR technique is considered in this paper. At first, the Bit Error Probability (BEP) of the TiR-UWB communication system under the assumptions of the simple Matched Filter (MF) receiver with the channel estimation errors is derived in closed-form. Moreover, based on optimal MMSE estimator receiver, a pre-filter is calculated in closed-form to improve the performance of the TiR-UWB system in an imperfect CSI scenario. Furthermore, a two stage iteration-based algorithm is developed at transmitter to calculate a pre-filter in MF receiver. This improved algorithm causes the channel estimation error tends to zero in some steps for the TiR-UWB system with MF. The initial value for this iteration-based improved algorithm is considered to be closed form pre-filter calculated in TiR-UWB system with optimal MMSE estimator. Finally, exhaustive simulations are done to demonstrate the performance advantage attained by the improved algorithm.