Channel estimation in narrowband mobile peer-to-peer network using superimposed pilots

Abstract

The ongoing development in wireless communications has induced an increasing demand on advanced and low-cost network architectures. Significantly large amount of research has focused on networks, in which the main target is to maximize the achievable data rate. On the other hand, surprisingly low number of recent contributions has been dedicated to narrowband networks with modest data rates characteristic to speech communication applications. On of the mentioned types of low data rate systems is mobile peer-to-peer network operating similarly to conventional walkie-talkie radios. Analog versions of such networks have already existed for decades, but only few digital standars have been developed so far. Direct communication between wireless consumer devices has so far been restricted to local and personal area networks. Cintrary to these networks, mobile peer-to-peer system aims to maximize the operational range, even at the cost of decreased data transmission rate. In the thesis, fundamental properties and alternative system level solutions for the mobile peer-to-peer environment were studied. The primary target was to investigate efficient signal processing methods for channel estimation purposes. The concept of superimposed pilots was introduced and further applied to a novel channel estimation structure. This structure was implemented in a link-level transmission system model used for simulations. The main objective of the simulations was to compare the performance of the superimposed pilot scheme with a conventional pilot scheme that utilized periodically inserted pilots. Simulation results indicated that the superimposed pilot scheme should seriously be considered as an alternative approach when designing channel estimation structures for mobile peer-to-peer systems. On the other hand, according to the results there were still a lot of possibilities for improvements in the superimposed pilot scheme. This encouraged carrying on the research around this theme.

AB3:Jatkuva kehitys langattomassa tietoliikennetekniikassa on aiheuttanut kasvavan tarpeen edistyneille ja taloudellisille verkkorakenteille. Merkittävä osa alan tutkimuksesta on keskittynyt verkkoihin, joissa pääasiallisena tavoitteena on maksimoida saavutettava tiedonsiirtonopeus. Tämän seurauksena kapeakaistaiset ja suhteellisen matalan tiedonsiirtonopeuden tekniikat ovat yllättäen jääneet varsin vähäiselle painolle alan tutkimus- ja kehitystoiminnassa. Yksi esimerkki matalan tiedonsiirtonopeuden verkoista on mobiili vertaisverkko. Tämänkaltaisia analogisia ratkaisuja on ollut saatavilla jo vuosikymmeniä, mutta vain harvoja digitaalisia standardeja on toistaiseksi kehitetty. Yleisessä käytössä olevien langattomien laitteiden suorat keskinäiset yhteydet ovat tähän mennessä rajoittuneet paikallisiin ja lyhyen kantaman verkkoihin. Päinvastoin kuin näissä verkoissa, mobiili vertaisverkko pyrkii maksimoimaan yhteyden kantaman, jopa pienimmän tiedonsiirtokapasiteetin kustannuksella. Diplomityössä tarkasteltiin mobiilin vertaisverkon keskeisiä ominaisuuksia ja järjestelmätason ratkaisuvaihtoehtoja. Ensisijaisena päämääränä oli tutkia tehokkaita signaalinkäsittelymenetelmiä vastaanotetun signaalin ilmaisua ja erityisesti kanavan estimointia varten. Työ esitteli jatkuvasti lisättyjen pilottien käsitteen, minkä jälkeen kyseistä teoriaa sovellettiin toteuttamalla uudenlainen kanavaestimointirakenne tutkittuun järjestelmämalliin.