Jump to content

Ортогональное частотно-временное пространство

Ортогональное частотно-временное пространство ( OTFS ) — это метод двумерной модуляции, который преобразует информацию, переносимую в системе координат задержки-допплера . Информация преобразуется в той же частотно-временной области, которая используется в традиционных схемах модуляции, таких как TDMA , CDMA и OFDM . [ 1 ] Впервые он использовался для фиксированной беспроводной связи, а теперь является конкурирующим сигналом для технологии 6G из-за его надежности в сценариях высокоскоростных транспортных средств. [ 2 ]

OTFS — это схема модуляции, при которой каждый передаваемый символ имеет почти постоянное усиление канала даже в каналах с высокими несущими частотами (мм-волны) или с высоким доплером. Этот сигнал OTFS хорошо локализован как во временной, так и в частотной области. Передаваемый сигнал находится в доплеровской области задержки. Форма сигнала OTFS остается инвариантной при работе во временной и частотной областях. Когда мы передаем сигнал OTFS в области задержки-допплера, мы используем преобразование Зака . Эта OTFS будет удовлетворять принципу неопределенности Гейзенберга (сигнал локализован в доплеровском представлении с задержкой). [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Он эффективно преобразует изменяющийся во времени многолучевой канал в 2D-канал в области задержки-допплера. Используя это преобразование, а также выравнивание в этой области, каждый символ испытывает одинаковое усиление канала на протяжении всей передачи. [ 6 ]

Модуляция начинается с первого сопоставления информационных символов x[k,l] в области задержки–доплера с символами X[n, m] во временной области, для создания сигнала s(t) который передается по беспроводному каналу. На стороне приемника сигнал r(t) во временной области преобразуется в частотно-временную область с использованием преобразования Вигнера , которое является обратным преобразованию Гейзенберга, а затем для демодуляции символов используется область задержки-доплера. [ 7 ]

Технология рассматривается для сетей 6G. [ 2 ]

С точки зрения передачи сигналы передачи OTFS либо в дискретной временной последовательности, либо в непрерывной временной форме такие же, как и в системах OFDM с одним антенным вектором (VOFDM) ( Proceedings of ICC 2000 , New Orleans и IEEE Trans. on Communications , август). . 2001), независимо от того, стационарный канал или нет.

Выравнивание и оценка канала

[ редактировать ]

Выравнивание низкой сложности было предложено на основе методов передачи сообщений (MP), Марковской цепи Монте-Карло (MCMC) и линейного выравнивания. [ 6 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Изучено разнообразие модуляции OTFS. [ 12 ] [ 13 ] Пилот-сигналы оценки канала передаются в доплеровской области задержки. [ 14 ] [ 15 ]

Итеративное выравнивание обратной связи по решению Rake обеспечивает производительность, эквивалентную передаче сообщений, с гораздо меньшей сложностью и независимо от размера модуляции. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] Также были изучены характеристики модуляции OTFS в статических многолучевых каналах. [ 20 ]

Практическое формирование сигналов формирования импульсов

[ редактировать ]

Невозможно передать идеальную форму импульса из-за принципа частотно-временной неопределенности. [ 21 ] Это побудило некоторые работы по созданию практических импульсных OTFS-систем. [ 22 ] [ 23 ]

в Поулсоне

[ редактировать ]

Пульсон (расшифровывается как импульс + тон) представляет собой временную реализацию квазипериодического импульса в доплеровском режиме задержки и служит формой несущей волны формата модуляции OTFS. Особый интерес представляют пульсоны в кристаллическом режиме (когда периоды больше разброса канала). В этом режиме пульсон остается инвариантным относительно операций временной задержки и доплеровского сдвига, что приводит к незатуханию и предсказуемому взаимодействию каналов, что делает пульсоны идеальными для приложений мобильности и машинного обучения. [ 24 ] [ 25 ]

Приложение

[ редактировать ]

OTFS предлагает несколько преимуществ в определенных средах, где дисперсия имеет высокую частоту. Подобные условия встречаются в системах мм-волн из-за большего доплеровского разброса и более высокого фазового шума. [ 26 ] Недавно также было предложено применение сигналов OTFS для радиообнаружения и определения дальности (RADAR). [ 27 ] [ 28 ]

Сценарии с высокой мобильностью, такие как быстродвижущиеся транспортные средства или динамические беспроводные сети, приводят к серьезным ухудшениям качества канала из-за быстрого изменяющегося во времени затухания, доплеровского сдвига и временной дисперсии. OFDM с его фиксированными ортогональными поднесущими с трудом справляется с серьезными изменениями в канале. В результате производительность OFDM значительно ухудшается, что приводит к снижению скорости передачи данных и увеличению частоты ошибок. [ 29 ] [ 30 ]

OTFS решает проблемы, возникающие в сценариях высокой мобильности, путем использования временных и частотных преобразований. OTFS преобразует канал изменяющегося во времени замирания в квазистатический канал, устраняя необходимость в доплеровской компенсации. Это преобразование превращает изменяющийся во времени канал в стабильное плоское замирание, улучшая прием сигнала и значительно уменьшая потери пакетов. [ 31 ] [ 32 ]

OTFS обеспечивает лучшую спектральную эффективность благодаря своей способности уменьшать межсимвольные помехи (ISI) и помехи между несущими (ICI), которые распространены в системах OFDM при высокой мобильности. [ 33 ] [ 34 ]

OTFS также демонстрирует улучшенную энергоэффективность по сравнению с OFDM в сценариях с высокой мобильностью. Уменьшение потерь пакетов и повышение спектральной эффективности в OTFS приводят к меньшему количеству повторных передач, что приводит к снижению энергопотребления и увеличению срока службы батареи в мобильных устройствах. [ 35 ] [ 36 ]

Идея OTFS была впервые запатентована в 2010 году Ронни Хадани и Шломо Ракибом и передана Cohere Technologies Inc в 2011 году. [ 37 ] В декабре 2022 года во время открытия первого мероприятия 6G Evolution Summit модератор Fierce Wireless назвал Хадани «отцом OTFS». [ 38 ]

  1. ^ Монк, Антон; Хадани, Ронни; Цацанис, Майкл; Ракиб, Шломо (09.08.2016). «OTFS - ортогональное частотно-временное пространство». arXiv : 1608.02993 [ cs.IT ].
  2. ^ Перейти обратно: а б «Интервью OTFS – Значение технологии-кандидата 6G» . Мир 6G . 09.12.2020 . Проверено 11 декабря 2020 г.
  3. ^ Хадани, Р.; Ракиб, С.; Цацанис, М.; Монк, А.; Голдсмит, Эй Джей; Молиш, А.Ф.; Колдербанк, Р. (март 2017 г.). «Ортогональная частотно-временная пространственная модуляция». Конференция IEEE по беспроводной связи и сетям 2017 года (WCNC) . стр. 1–6. arXiv : 1808.00519 . дои : 10.1109/WCNC.2017.7925924 . ISBN  978-1-5090-4183-1 . S2CID   11938646 .
  4. ^ Мохаммед, Саиф К. (2021). «Вывод модуляции OTFS из основных принципов». Транзакции IEEE по автомобильным технологиям . 70 (8): 7619–7636. arXiv : 2007.14357 . дои : 10.1109/TVT.2021.3069913 . S2CID   220831518 .
  5. ^ Хун, Йи; Тадж, Тарадж; Витербо, Эмануэле (февраль 2022 г.). Задерживаемая доплеровская связь: принципы и приложения . Академическое издательство, Эльзевир. ISBN  9780323859660 .
  6. ^ Перейти обратно: а б Равитея, П; Т Фан, Хоа; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2018). «Подавление помех и итеративное обнаружение для ортогональной частотно-временной пространственной модуляции» (PDF) . Транзакции IEEE по беспроводной связи . 17 (10): 6501–6515. arXiv : 1802.05242 . дои : 10.1109/TWC.2018.2860011 . S2CID   3339332 .
  7. ^ Фарханг, Арман; Резазаде Рейхани, Ахмад; Дойл, Линда Э.; Фарханг-Боружени, Бехруз (июнь 2018 г.). «Структура модема низкой сложности для ортогональной частотно-временной 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 . S2CID   9744219 .
  8. ^ Р. Мурали, К; Чокалингам, А. (2018). «О модуляции OTFS для каналов с высоким доплеровским замиранием». 2018 Семинар по теории информации и приложениям (ITA) . стр. 1–10. arXiv : 1802.00929 . дои : 10.1109/ITA.2018.8503182 . ISBN  978-1-7281-0124-8 . S2CID   3631894 . {{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  9. ^ Сюй, Вт; Цзоу, Т; Гао, Х; Би, З; Фэн, З; Дин, Z (28 июля 2020 г.). «Линейное выравнивание низкой сложности для систем OTFS с прямоугольными сигналами». arXiv : 1911.08133v1 [ cs.IT ].
  10. ^ Д. Сурабхи, Дж; Чокалингам, А (2020). «Линейное выравнивание низкой сложности для модуляции OTFS». Коммуникационные письма IEEE . 24 (2): 330–334. дои : 10.1109/LCOMM.2019.2956709 . S2CID   211208172 .
  11. ^ Тивари, Шашанк; Дас, Сувра Сехар; Рангамгари, Вивек (декабрь 2019 г.). «Приемник LMMSE низкой сложности для OTFS» . Коммуникационные письма IEEE . 23 (12): 2205–2209. arXiv : 1910.01350 . дои : 10.1109/LCOMM.2019.2945564 . ISSN   1089-7798 . S2CID   203641881 .
  12. ^ Равитея, П; 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 . hdl : 10230/43231 . S2CID   209766153 .
  13. ^ Д. Сурабхи, Дж; М. Августин, Р.; Чокалингам, А. (2019). «О разнообразии некодированной OTFS-модуляции в каналах с двойной дисперсией». Транзакции IEEE по беспроводной связи . 18 (6): 3049–3063. arXiv : 1808.07747 . дои : 10.1109/TWC.2019.2909205 . S2CID   90260005 .
  14. ^ Равитея, П; Т Фан, Хоа; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2018). «Встроенная оценка доплеровского канала с задержкой для ортогональной частотно-временной пространственно-временной модуляции». 88-я конференция IEEE по автомобильным технологиям (VTC-осень) , 2018 г. стр. 1–5. дои : 10.1109/VTCFall.2018.8690836 . ISBN  978-1-5386-6358-5 . S2CID   116865155 .
  15. ^ Шен, В; Дай, Л; Ан, Дж; Фан, П; Хит, RW (2019). «Оценка канала для массивного MIMO с ортогональным частотно-временным пространством (OTFS)». Транзакции IEEE по обработке сигналов . 67 (16): 4204–4217. arXiv : 1903.09441 . Бибкод : 2019ITSP...67.4204S . дои : 10.1109/TSP.2019.2919411 . S2CID   85459691 .
  16. ^ Тадж, Тарадж; Витербо, Эмануэле (2020). «Итерационный эквалайзер с обратной связью по принятию рейк-решения низкой сложности для OTFS-систем с нулевым дополнением». Транзакции IEEE по автомобильным технологиям . 69 (12): 15606–15622. arXiv : 2005.02192 . дои : 10.1109/TVT.2020.3044276 .
  17. ^ Тадж, Тарадж; Витербо, Эмануэле (2022). «Линейный детектор с разнесением низкой сложности для MIMO-OTFS». Письма IEEE о беспроводной связи . 11 (2): 288–292. arXiv : 2201.11317 . дои : 10.1109/LWC.2021.3125986 .
  18. ^ Тадж, Тарадж; Витербо, Эмануэле; Хун, Йи (2022). «Общие отношения ввода-вывода и универсальное обнаружение MRC низкой сложности для всех вариантов OTFS» . Доступ IEEE . 2 : 96026–96037. дои : 10.1109/ACCESS.2022.3204999 .
  19. ^ Прия, Прити; Витербо, Эмануэле; Хун, Йи (2023). «Обнаружение MRC низкой сложности для приемника OTFS с передискретизацией». Транзакции IEEE по беспроводной связи . дои : 10.1109/TWC.2023.3289610 .
  20. ^ Равитея, П; 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 . S2CID   96446604 .
  21. ^ Козек, В.; Молиш, А.Ф. (1998). «Неортогональные формы импульсов для связи с несколькими несущими в каналах с двойной дисперсией» . Журнал IEEE по избранным областям коммуникаций . 16 (8): 1579–1589. дои : 10.1109/49.730463 . ISSN   0733-8716 .
  22. ^ Равитея, П.; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле; Бильери, Эцио (январь 2019 г.). «Практические формы сигналов формирования импульсов для OTFS с уменьшенным циклическим префиксом» . Транзакции IEEE по автомобильным технологиям . 68 (1): 957–961. дои : 10.1109/tvt.2018.2878891 . ISSN   0018-9545 . S2CID   58673701 .
  23. ^ Тивари, С.; Дас, СС (февраль 2020 г.). «Круговая импульсная ортогональная частотно-временная пространственная модуляция» . Электронные письма . 56 (3): 157–160. arXiv : 1910.10457 . Бибкод : 2020ElL....56..157T . дои : 10.1049/эл.2019.2503 . ISSN   1350-911X . S2CID   204837937 .
  24. ^ Колдербанк, Роберт (октябрь 2022 г.). «Обучение в области задержки-допплера» (PDF) . Duke.edu .
  25. ^ «Центр передового опыта ВВС» . Герцог Родос II . Проверено 15 октября 2022 г.
  26. ^ Хадани, Р.; Ракиб, С.; Молиш, А.Ф.; Ибарс, К.; Монк, А.; Цацанис, М.; Делфельд, Дж.; Голдсмит, А.; Колдербанк, Р. (июнь 2017 г.). «Ортогональная частотно-временная модуляция (OTFS) для систем связи миллиметрового диапазона». Международный симпозиум по микроволновому оборудованию (IMS) IEEE MTT-S, 2017 г. стр. 681–683. дои : 10.1109/MWSYM.2017.8058662 . ISBN  978-1-5090-6360-4 . S2CID   24798053 .
  27. ^ Равитея, П; Т Фан, Хоа; Хун, Йи; Витербо, Эмануэле (2019). «РАДАРные системы на основе ортогонального частотно-временного пространства (OTFS)». Конференция IEEE по радиолокации : 1–6.
  28. ^ Гаудио, Л; Кобаяши, М; Кайре, Г ; Колаволпе, Дж. (2020). «Об эффективности OTFS для совместной оценки параметров радаров и связи». Транзакции IEEE по беспроводной связи . 19 (9): 5951–5965. дои : 10.1109/TWC.2020.2998583 . S2CID   221590125 .
  29. ^ Лидстрем, Т.; Свенссон, Т.; Стернад, М. (май 2005 г.). «Влияние доплеровского распространения, зависящего от скорости, на OFDM-системы». Транзакции IEEE в области коммуникаций . 53 (5): 861–870.
  30. ^ Джаайди, И.; Анпалаган, А.; Тван, RSL (сентябрь 2014 г.). «Влияние доплеровского сдвига на производительность системы OFDM». 25-й ежегодный международный симпозиум IEEE по персональной, внутренней и мобильной радиосвязи , 2014 г.: 604–609.
  31. ^ Юнис, А.; Заид, А.; Юнтти, М. (март 2017 г.). «Ортогональная частотно-временная пространственная модуляция для беспроводной связи высокой мобильности». Семинары конференции IEEE по беспроводной связи и сетям 2017 г. (WCNCW) : 1–6.
  32. ^ Валенсуэла, Р.; Гальван Техада, Грузия (июль 2017 г.). «Ортогональная частотно-временная пространственная модуляция: схема нелинейной модуляции с использованием псевдоунитарной пространственно-временной модуляции». Транзакции IEEE в области коммуникаций . 65 (7): 3077–3087.
  33. ^ Юнис, А.; Эльдар, Ю.; Хадани, Р.; Эльдар, Х. (январь 2017 г.). «Ортогональная частотно-временная пространственная модуляция для дисперсионных каналов». Транзакции IEEE по теории информации . 63 (1): 212–234.
  34. ^ Рибейро, Нью-Мексико; Динис, Р.; Сильва, JC (февраль 2019 г.). «Ортогональное частотно-временное пространство для систем MIMO с высокой мобильностью». Транзакции IEEE в области коммуникаций . 67 (2): 1536–1545.
  35. ^ Сан, К.; Цзян, Х.; Чжан Л. (февраль 2020 г.). «Энергоэффективное распределение ресурсов для массивных систем Интернета вещей на базе OTFS». Журнал IEEE Интернета вещей . 7 (2): 475–485.
  36. ^ Т. Датта, С. Мандал, А.А. Датта (декабрь 2019 г.). «Повышение энергоэффективности и справедливости с использованием циклических сверточных кодов в OTFS». 3-я Международная конференция по микроволновой и фотонике (ICMAP), 2019 г .: 1–4. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  37. ^ США 8547988 , Хадани, Ронни и Ракиб, Селим Шломо, «Метод связи, использующий ортонормированный частотно-временной сдвиг и формирование спектра», выдан 26 мая 2011 г.  
  38. ^ «Основной доклад саммита по эволюции 6G» . onlinexperiences.com . 12 декабря 2022 г. Проверено 10 февраля 2023 г.

https://amsayeed.files.wordpress.com/2021/09/otfs_vs_stf_gcom21_final.pdf А. Саид, Как частотно-временная пространственная модуляция связана с кратковременной передачей сигналов Фурье?, IEEE Globecom 2021, 7–11 декабря 2021 г., Мадрид . arXiv: 2109.06047.

https://amsayeed.files.wordpress.com/2021/09/otfs_vs_stf_gcom21_final.pdf К. Лю, Т. Кадоус и А. Сайид, Ортогональная частотно-временная передача сигналов по каналам с двойной дисперсией, Транзакции IEEE по теории информации, стр. 2583-2603, ноябрь 2004 г.

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 13d2a9111f3de1bc841740dabe2c0bcc__1699401120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/13/cc/13d2a9111f3de1bc841740dabe2c0bcc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Orthogonal Time Frequency Space - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)