OTFS フラクショナル ドップラー チャネル推定および検出論文集 1 (要約)

前書き: この記事は 2023 年 6 月 1 日に書かれ、主にフラクショナル ドップラー問題に関連する、IEEE の OTFS に関する最新のトップ論文 (主に 2023 年に発行) をまとめたものです (合計 44 論文、毎回更新される 5 論文) 。この記事を書く本来の目的は、フラクショナル ドップラー問題の背景を理解し、フラクショナル ドップラー問題に対する既存の成熟した解決策のいくつかを理解することです。要約（問題の背景、解決策、簡単な詳細）を翻訳します（翻訳の正確さは参考用です。不正確な点は修正を歓迎します）。要約の核心部分は赤でマークまたは下線が付けられ、英語は抄録は全員の便宜のために分割されています 必要な内容がすぐに見つかります 抄録の最後に要約を書きますが、これは主に概要と私の簡単な考えの一部です。

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1. 論文 1: フラクショナル ドップラーを使用した OTFS 変調用のドップラー ゼロインサート拡張

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フラクショナルドップラーによる OTFS 変調のためのドップラー ゼロインサート拡張
Tan、Yuanyuan、Ren、Pinyi、Xu、Dongyang
2022 年 8 月
8th International Conference on Big Data Computing and Communications (BigCom)
オリジナル：
背景：直交時間周波数空間（OTFS）変調は、ドップラーシフトと遅延の問題をより適切に処理でき、将来の高モビリティシナリオで有望な変調方法です。OTFS 変調システムでは、チャネルは遅延情報とドップラー情報によって一定のチャネルとして表現されます。これは、遅延ドップラー領域のチャネル推定に基づく OTFS 送信に大きな課題をもたらします。面临问問題：ドップラー軸の精度は十分に高くないため、ほとんどの場合、ドップラー パラメータが分数になり、OTFS 送信とチャネル推定に大きな問題が発生します。本文の方法：この問題を解決するために、我々はドップラーゼロインサート拡張スキームを提案しました。遅延ドップラー領域では、信号がゼロ挿入され、ドップラー方向に拡張されて、合計送信時間が増加します。これにより、ドップラー軸方向の精度が向上します。拡張された受信信号に従って、元のフラクショナル ドップラー チャネルに対してチャネル推定を実行できます。真の結果：フラクショナルドップラーチャネル検出のための提案スキームの実現可能性を理論的導出によって証明し、フラクショナルドップラーを整数ドップラーに変換する効果を分析することによって提案スキームによってもたらされる性能向上を得ました。最後に、比較的適切な拡張パラメータがシミュレーションを通じて選択され、シミュレーション結果は、フラクショナル ドップラー状況に対する提案スキームの効果的な検出を示しています。真の結果：フラクショナルドップラーチャネル検出のための提案スキームの実現可能性を理論的導出によって証明し、フラクショナルドップラーを整数ドップラーに変換する効果を分析することによって提案スキームによってもたらされる性能向上を得ました。最後に、比較的適切な拡張パラメータがシミュレーションを通じて選択され、シミュレーション結果は、フラクショナル ドップラー状況に対する提案スキームの効果的な検出を示しています。真の結果：フラクショナルドップラーチャネル検出のための提案スキームの実現可能性を理論的導出によって証明し、フラクショナルドップラーを整数ドップラーに変換する効果を分析することによって提案スキームによってもたらされる性能向上を得ました。最後に、比較的適切な拡張パラメータがシミュレーションを通じて選択され、シミュレーション結果は、フラクショナル ドップラー状況に対する提案スキームの効果的な検出を示しています。

翻訳する：

ドップラー補間 0 フラクショナル ドップラーを考慮した拡張 OTFS 変調 要約: OTFS 変調は、ドップラー周波数シフトと遅延の問題をより適切に処理できるため、将来の高モビリティ シナリオにおいて理想的な変調方式となっています。OTFS 変調システムでは、チャネル遅延とドップラー情報は定数値として表現され、遅延ドップラー領域のチャネル推定に基づく OTFS 送信問題に大きな課題をもたらします。ドップラー軸の精度が不十分なため、フラクショナル ドップラーの問題がほとんどのシナリオで発生し、OTFS 送信とチャネル推定に課題をもたらします。この問題を解決するために、ドップラーゼロ挿入の拡張方式が提案されています。遅延ドップラー領域では、信号はゼロを補間することでドップラー次元で拡張され、総送信時間を増加させ、それによってドップラー軸方向の精度が向上します。受信した拡散信号に基づいて、元のフラクショナル ドップラー チャネルをチャネル推定に使用できます。理論的導出により提案方式の実現可能性を証明し、フラクショナルドップラーから整数ドップラーへの影響を分析することで提案方式の性能向上を得ました。最後に,シミュレーション実験を通じて適切な拡張パラメータを選択し,シミュレーション結果はフラクショナルドップラー問題における提案方式の有効性を示した。

概要: この論文は、不十分なフラクショナル ドップラー精度の問題を解決するために、ゼロ パディングによる解決策を提案しています。

二、论文 2: 分数遅延ドップラーを使用した RIS 支援 OTFS の入出力関係とパフォーマンス

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分数遅延ドップラー・ドップラー・バートによる RIS 支援 OTFS の入出力関係とパフォーマンス
、Vighnesh S. および Harshavardhan、Gandhodi および Chockalingam, A.
2023 年 1 月
IEEE Communications Letters

翻訳：
内容概括：この書簡は、高ドップラーチャネルにおける再構成可能インテリジェント表面 (RIS) を利用した直交時間周波数空間 (OTFS) の初期の研究を紹介します。算法: 方形パルスと部分遅延ドップラー値を考慮して、RIS 支援 OTFS システムのエンドツーエンド遅延ドップラー (DD) ドメインの入出力関係を導き出します。また、Zak 変換を使用して受信した時間領域信号を 1 ステップで DD 領域に変換する RIS 支援 OTFS 用の Zak 受信機を検討し、そのエンドツーエンドの入出力関係を導き出します。私たちのシミュレーション結果は、i) RIS 支援型 OTFS は RIS なしの OTFS よりも優れたパフォーマンスを発揮すること、ii) Zak 受信機は 2 ステップ受信機よりも優れたパフォーマンスを発揮すること、および iii) RIS 支援型 OTFS は RIS 支援型 OFDM と比較して優れたパフォーマンスを実現することを示しています。

翻訳する：

RIS 支援の OTFS 入出力リレーショナル ドメインのパフォーマンス (フラクショナル遅延ドップラーを使用) 要約: この論文は、RIS (Reconfigurable Intelligent Reflective Surface) 支援ドップラー チャネルにおける OTFS に関する初期の研究を紹介します。まず、方形パルスとフラクショナル ドップラー値を考慮して、RIS 支援 OTFS システムのエンドツーエンドの遅延とドップラー領域の入出力関係が導出されます。さらに、RIS 支援 OTFS の Zak 受信機が導出され、受信した時間領域信号は Zak 変換を通じて 1 ステップで DD 領域に変換され、エンドツーエンドの入出力関係が導出されます。同時。シミュレーション結果は次のことを示しています。 1. RIS を導入した OTFS の方がパフォーマンスが優れています。2.ザックレシーバーはツーステップレシーバーよりも優れたパフォーマンスを発揮します。3. RIS 支援 OFDM システムと比較して、RIS 支援 OTFS システムのパフォーマンスは優れています。

3. 論文 3: OTFS ベースの ISAC システムの部分遅延とドップラー推定

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OTFS ベースの ISAC システムの部分遅延とドップラー推定
Zacharia, Olivia および Vani Devi, M
2023 年 3 月
2023 年 IEEE ワイヤレス通信およびネットワーキング会議 (WCNC)

オリジナル：
背景: この論文では、統合センシングおよび通信 (ISAC) 用の、直交時間周波数空間 (OTFS) 変調をベースとした単一入力単一出力 (SISO) レーダーについて考察します。送信機は OTFS フレームを送信し、レーダー受信機は共同で送信します。 - 送信機に設置され、送信フレームと反射信号を利用して、ターゲットの範囲と速度を推定します。本文算法：新しいレーダー チャネル モデルを提示します| これは、チャネル内のターゲットによって考慮される整数遅延と分数遅延の両方とドップラー シフトをキャプチャできます。算法: 2 ステップの修正直交マッチング追跡とフラクショナル リファインメント (OMPFR) アルゴリズムも、それぞれシステム遅延とドップラー分解能の非整数倍となる遅延とドップラー シフトを推定するために提案されています。真の結果：分数遅延とドップラーの推定に使用される場合、私たちのアルゴリズムは従来の直交マッチング追跡 (OMP) アルゴリズムよりも複雑さがはるかに低いことがわかります。後者は巨大な辞書行列を必要とするからです。ターゲット プロファイルと、距離と速度の推定値の二乗平均平方根誤差 (RMSE) プロットにより、提案された OMPFR アルゴリズムの有効性が検証されます。

翻訳する：

ISAC システムに基づく OTFS 部分遅延とドップラー推定 要約: この論文は主に、通信知覚統合におけるフラクショナル ドップラーと遅延問題の適用を解決します (この論文は ISAC と呼ばれます)。この論文では、整数および分数遅延とドップラー シフトを同時に捕捉できる新しいレーダー チャネル モデルを提案しています。アルゴリズムの点では、この論文では、遅延とドップラー周波数シフトの非整数倍をそれぞれ推定するための、改良された 2 段階の OMP アルゴリズム (直交マッチング追跡) を導入しています。シミュレーション結果は、このアルゴリズムは部分遅延とドップラーの推定における複雑さが低いことを示しています。

4. 論文 4: OTFS を使用したフラクショナル遅延ドップラーによるチャネルおよびレーダー パラメーターの推定

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OTFS を使用したフラクショナル遅延ドップラーによるチャネルとレーダーのパラメーター推定
Muppaneni、Sai Pradeep、Mattu、Sandesh Rao、Chockalingam、A.
2023 年 5 月
IEEE Communications Letters

翻訳：
背景：直交時間周波数空間 (OTFS) 波形は、通信とレーダー検知の両方に適しています。本文計算法：この手紙では、OTFS を使用した、受信機での効率的なチャネル推定と送信機での距離/速度推定のためのアルゴリズムを提案します。アルゴリズム: アルゴリズムは、受信機でのチャネル推定のために受信パイロット フレームを処理し、送信機での距離と速度推定のためにターゲット/ユーザーからエコーされたデータ フレームを処理します。提案されたアルゴリズムの重要なコンポーネントは、DD ドメインにおけるパス間干渉 (IPI) の除去です。このアルゴリズムは、IPI の原因であるフラクショナル遅延ドップラーに対して機能します。真の結果：提案されたアルゴリズムは他のチャネル推定方式よりも優れており、距離と速度の推定において良好な二乗平均平方根誤差性能も達成しています。

翻訳する：

フラクショナル遅延ドップラーOTFSに基づくチャネルおよびレーダーパラメータ推定 要約: この論文は、OTFS を使用して受信機での効果的なチャネル推定と送信機での距離/速度推定を達成できるアルゴリズムを提案します (レーダーの問題を扱ったことがないため、翻訳が正確ではない可能性があります。理解できれば幸いです) 。このアルゴリズムは、受信機でパイロット フレーム信号を処理してチャネル推定を行うことができ、同時にデータ フレームの応答を通じて送信機の距離と速度を推定できます。アルゴリズムの中核部分は、部分遅延ドップラーの下で動作できる IPI アルゴリズム (つまり、パス間干渉キャンセル アルゴリズム) にあります。提案されたアルゴリズムは他のアルゴリズムよりも優れたパフォーマンスを発揮し、さまざまな距離や速度での二乗平均平方根パフォーマンスが優れています。

5. 論文 5: OTFS 変調のための DNN ベースのフラクショナル ドップラー チャネル推定

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OTFS 変調のための DNN ベースのフラクショナル ドップラー チャネル推定
Guo、Lin と Gu、Peng と Zou、Jun と Liu、Guangzu と Shu、Feng
2023
IEEE Transactions on Vehicular Technology

翻訳：
本文方法： この論文では、高ダイナミックドップラーを使用した空対地通信シナリオにおける直交時間周波数空間（OTFS）変調のためのディープニューラルネットワーク（DNN）ベースのフラクショナルドップラーチャネル推定方式を提案しました。算法: ゼロパディング OTFS 構造に基づいて、ガード シンボルを備えた従来のパイロット パターンが採用されています。OTFS ドメインで受信されたパイロットは、信号を復調するための MRC アルゴリズムで使用されるチャネル パラメーターを推定するためのネットワークの入力として使用されます。 真の結果： 提案した方法では、14 dB ブーストで同様のパフォーマンスを達成できます。理想的なチャネル推定の場合と比較して、従来の方法では 30 dB 高いパイロット エネルギーが必要です。DNN ネットワークの精度と汎化能力の両方が検証されています。

翻訳する：

OTFS変調下でのDNNベースのフラクショナルドップラーチャネル推定方法 要約: この論文では、空地間通信シナリオにおける OTFS 変調用の DNN ベースのフラクショナル ドップラー チャネル推定方式を提案します。このアルゴリズムはゼロフィル OTFS 構造に基づいており、ガード シンボルを使用した従来のパイロット スキームを導入しています。OTFS ドメインで受信されたパイロット シンボルは、信号を復調するための MRC アルゴリズムで使用されるチャネル パラメーターを推定するためのネットワークへの入力として使用されます。シミュレーションの結果、理想的なCSIと比較してパイロットエネルギーは14dB増加するが、従来の方法ではより高いパイロットエネルギー(約30dB)が必要となり、最終的にDNNネットワークが精度と汎化能力の点で優れていることが確認された。

概要: この論文ではゼロ パディングのアイデアも紹介しています。これは論文 1 と併せて読むことができます。同時に、論文内で DNN がどのアルゴリズムを置き換えたのか、またその利点は何なのかについて考えてみましょう。