Channel Estimation for Physical Layer Network Coding Systems (eBook)

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2014 | 2014
IX, 80 Seiten
Springer International Publishing (Verlag)
978-3-319-11668-6 (ISBN)

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Channel Estimation for Physical Layer Network Coding Systems - Feifei Gao, Chengwen Xing, Gongpu Wang
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This SpringerBrief presents channel estimation strategies for the physical later network coding (PLNC) systems. Along with a review of PLNC architectures, this brief examines new challenges brought by the special structure of bi-directional two-hop transmissions that are different from the traditional point-to-point systems and unidirectional relay systems. The authors discuss the channel estimation strategies over typical fading scenarios, including frequency flat fading, frequency selective fading and time selective fading, as well as future research directions. Chapters explore the performance of the channel estimation strategy and optimal structure of training sequences for each scenario. Besides the analysis of channel estimation strategies, the book also points out the necessity of revisiting other signal processing issues for the PLNC system. Channel Estimation of Physical Layer Network Coding Systems is a valuable resource for researchers and professionals working in wireless communications and networks. Advanced-level students studying computer science and electrical engineering will also find the content helpful.

Preface 6
Contents 8
Acronyms 10
1 Fundamentals of Physical Layer Network Coding 11
1.1 Preliminaries of Physical Layer Network Coding 11
1.2 Data Detection 13
1.3 Virtual Unidirectional Relaying 14
1.4 Soft Combination of Uplink and Downlink 15
1.5 Conclusions 17
References 17
2 Background on Channel Estimation 18
2.1 Channel Estimation in Point-to-Point System 18
2.1.1 Estimation of Deterministic Channel 18
2.1.2 Estimation of Random Channel 20
2.2 Channel Estimation in AF Based URS 21
2.2.1 Space Time Coding in AF Based URS 22
2.2.2 Channel Estimation 23
2.3 Challenges of Channel Estimation for PLNC 25
References 26
3 Channel Estimation for PLNC Under Frequency Flat Fading Scenario 27
3.1 System Model 27
3.2 Maximum Likelihood Estimation 28
3.2.1 Channel Estimation 28
3.2.2 Training Sequence Design 31
3.3 Linear Maximum Signal-to-Noise Ratio Based Estimation 33
3.3.1 Channel Estimation 33
3.3.2 Training Sequence Design 35
3.4 Numerical Results 37
3.5 Summary 39
Appendix 1: Derivation of CRLB 40
References 41
4 Channel Estimation for PLNC Under Frequency Selective Fading Scenario 42
4.1 System Model 42
4.1.1 OFDM Transmission in PLNC 43
4.1.2 Relay Processing 44
4.1.3 Maximum Likelihood Data Detection 45
4.1.4 Channel Estimation Strategy 46
4.1.5 Specialities of PLNC 47
4.2 Block Training Based Channel Estimation 47
4.2.1 Channel Estimation 47
4.2.2 Training Sequence Design 47
4.2.3 Identifiability and Individual Channel Extraction 48
4.3 Pilot Tone Based Channel Estimation 50
4.3.1 Channel Estimation 50
4.3.2 Identifiability and Individual Channel Extraction 50
4.3.3 Pilot Tone Design 51
4.4 Numerical Results 54
4.4.1 Training with One OFDM Block 54
4.4.2 Training with PTs 57
4.5 Summary 58
Appendix 1: Block Training Based Estimation 59
Proof of Theorem 4.1 59
Proof of Theorem 4.2 60
Proof of Theorem 4.3 60
Proof of Theorem 4.4 60
Proof of Theorem 4.5 61
Algorithm to Extract h h h h and g g g g 61
Appendix 2: PT Based Estimation 62
Proof of Theorem 4.6 62
Illustration of Conjecture 4.1 62
Proof of Theorem 4.7 63
Efficient Algorithm to Estimate h h h h and g g g g 63
References 63
5 Channel Estimation for PLNC Under Time-Selective Fading Scenario 65
5.1 System Model 65
5.1.1 Time Varying Relay Channels 65
5.1.2 Transmission Strategy 67
5.1.3 Channel Estimation Strategy 68
5.2 Channel Estimation and Training Design 70
5.2.1 Channel Estimation 71
5.2.2 Training Sequence Design 71
5.2.3 Parameter Selection 74
5.2.4 Extracting the Single Hop BEM Coefficient 75
5.3 Numerical Results 77
5.3.1 Channel Estimation and Training Design 77
5.3.2 Data Detection 80
5.4 Summary 81
Appendix: Proof of Theorem 5.1 81
References 82
6 Conclusions and Future Research Directions 84
6.1 Concluding Remarks 84
6.2 Potential Future Works 85

Erscheint lt. Verlag 15.10.2014
Reihe/Serie SpringerBriefs in Computer Science
SpringerBriefs in Computer Science
Zusatzinfo IX, 80 p. 25 illus., 5 illus. in color.
Verlagsort Cham
Sprache englisch
Themenwelt Mathematik / Informatik Informatik Web / Internet
Technik Elektrotechnik / Energietechnik
Technik Nachrichtentechnik
Schlagworte Channel Estimation • Flat fading • Frequency selective • Networks • Physical layer network coding • Time selective • Training design • wireless communications
ISBN-10 3-319-11668-1 / 3319116681
ISBN-13 978-3-319-11668-6 / 9783319116686
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