Estimação Flexível de Canal com Sinal Piloto Sobreposto em Sistemas OTFS
OTFS; Estimação de Canal; Sondagem de Canal; Superposição de Piloto; Sequência Piloto; Zadoff-Chu.
Taxa de erro de bit (BER), eficiência espectral (SE) e relação entre potência de pico e média (PAPR) são métricas de extrema importância para o desempenho de sistemas de transmissão sem fio. Para atender aos requisitos de BER em sistemas de comunicações modernos, especialmente em canais com alto espalhamento Doppler, foi desenvolvida a técnica de modulação Orthogonal Time Frequency Space (OTFS). Ela supera a Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ao explorar o domínio atraso-Doppler na modulação de dados e na estimação do canal. Para melhorar a eficiência espectral, são utilizados pilotos sobrepostos aos dados e, para minimizar a PAPR dos sinais transmitidos, diferentes arranjos de pilotos vêm sendo propostos, a exemplo das sequências Zadoff-Chu e esquemas de pilotos esparsos. Contudo, nenhum deles é capaz de atingir o desempenho ótimo de BER isoladamente, considerando os seus trade-offs e os múltiplos tipos de canais e cenários de aplicação. Diante disso, este trabalho propõe um sistema flexível de estimação de canal e detecção de dados, com modulação OTFS e piloto sobreposto (Flex-SP), abrangendo diferentes arranjos ajustáveis de acordo com o cenário. Os resultados das simulações demonstram que a solução proposta tem melhor desempenho de BER em relação ao estado da arte nos diversos tipos de canal, principalmente em condições de maior espalhamento do atraso e do Doppler, em médias e altas relações sinal-ruído (SNR), alcançando ganhos de até uma ordem de magnitude. Além disso, a otimização combinada da BER e do número de iterações para cancelamento da interferência dos dados permite uma redução de até 100% na quantidade dessas iterações, impactando diretamente no custo computacional, enquanto reduz marginalmente o desempenho de BER.