Channel Estimation Techniques for Millimeter-Wave Communication Systems: Achievements and Challenges

Autor: Wikanta, Prasaja, Triwinarko, Andy, Dayoub, Iyad, Dogheche, El Hadj, Hassan, Kais, Masarra, Mohammad, Zwingelstein, Marie
Přispěvatelé: COMmunications NUMériques - IEMN (COMNUM - IEMN), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 (IEMN-DOAE), INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - IEMN (Univ. Lille, CNRS, Centrale Lille, Junia, UPHF) (IEMN - UMR 8520), Ecole Centrale de Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)-Ecole Centrale de Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - IEMN (Univ. Lille, CNRS, Centrale Lille, Junia, UPHF) (IEMN - UMR 8520), Ecole Centrale de Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)-Ecole Centrale de Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans (LAUM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Le Mans Université (UM), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), The fifth-generation (5G) of cellular networks and beyond requires massive connectivity, high data rates, and low latency. Millimeter-wave (mmWave) communications is a key 5G enabling technology to meet these requirements thanks to its technical potentials that can be integrated with other 5G enablers such as ultra-dense networks (UDNs) and massive multiple-input-multiple-output (massive MIMO) systems. However, some technical challenges, which are mainly related to specific characteristics of mmWave propagation, must be addressed. All the aforementioned points will be discussed in this article before presenting the different existing architectures of massive MIMO mmWave systems. This survey mainly aims at presenting a comprehensive state-of-the-art review of the channel estimation techniques associated with the different mmWave system architectures. Subsequently, we will provide a comparison among existing solutions in terms of their respective benefits and shortcomings. Finally, some open directions of research are discussed, and challenges that wait to be met are pointed out., Le Mans Université (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Computer science
Distributed computing
MIMO
lens antenna array
compressive sensing
050801 communication & media studies
02 engineering and technology
spatial channel model
[INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
beamforming
cellular systems
lcsh:Telecommunication
[SPI]Engineering Sciences [physics]
[INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI]
0508 media and communications
[INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing
lcsh:TK5101-6720
0202 electrical engineering
electronic engineering
information engineering
massive MIMO
[INFO]Computer Science [cs]
Latency (engineering)
hybrid architecture
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
05 social sciences
channel estimation
020206 networking & telecommunications
Millimeter wave communication systems
Mimo communication
lcsh:HE1-9990
[SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
few-bit ADCs
Key (cryptography)
Cellular network
Millimeter-wave communications
lcsh:Transportation and communications
5G
Communication channel
Zdroj: IEEE Open Journal of the Communications Society
IEEE Open Journal of the Communications Society, IEEE, 2020, 1, pp.1336-1363. ⟨10.1109/OJCOMS.2020.3015394⟩
IEEE Open Journal of the Communications Society, Vol 1, Pp 1336-1363 (2020)
IEEE Open Journal of the Communications Society, 2020, 1, pp.1336-1363. ⟨10.1109/OJCOMS.2020.3015394⟩
ISSN: 2644-125X
DOI: 10.1109/OJCOMS.2020.3015394⟩
Popis: International audience; The fifth-generation (5G) of cellular networks and beyond requires massive connectivity, high data rates, and low latency. Millimeter-wave (mmWave) communications is a key 5G enabling technology to meet these requirements thanks to its technical potentials that can be integrated with other 5G enablers such as ultra-dense networks (UDNs) and massive multiple-input-multiple-output (massive MIMO) systems. However, some technical challenges, which are mainly related to specific characteristics of mmWave propagation, must be addressed. All the aforementioned points will be discussed in this article before presenting the different existing architectures of massive MIMO mmWave systems. This survey mainly aims at presenting a comprehensive state-of-the-art review of the channel estimation techniques associated with the different mmWave system architectures. Subsequently, we will provide a comparison among existing solutions in terms of their respective benefits and shortcomings. Finally, some open directions of research are discussed, and challenges that wait to be met are pointed out.
Databáze: OpenAIRE
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