T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n Co m pu t ing   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b er   20 25 ,   p p .   1 166 ~1 1 7 6   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI KA. v 23 i 5 . 2 7 2 0 5          1166       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Im pro v ed  cha nne l qual ity indica to r   estima tion usin g   ex te nded   K a lma fil ter   in   LT networks   un der divers e  mo bil ity mo dels       H ila ry   U.   E ze a 1 ,   M a m ilu s   A.   Aha nek u 2 ,   Vincent   C.   Chiji nd u 2 ,   O bin na   M.   E ze j a 2 ,   Ud o ra   N.   Nwa welu 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   F e d e r a l   U n i v e r s i t y ,   O y e - Ek i t i ,   N i g e r i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   N i g e r i a ,   E n u g u ,   N i g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   9 2 0 2 5   R ev is ed   Au g   28 2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   10 2 0 2 5       Ac c u ra te  c h a n n e q u a li t y   i n d ica to (CQI)  e stim a ti o n   is  c ru c ial  fo o p ti m izin g   re so u rc e   a ll o c a ti o n ,   im p ro v in g   li n k   a d a p tatio n ,   a n d   su sta in in g   h ig h   p e rfo rm a n c e   in   lo n g   term   e v o lu ti o n   (LT E)  n e two r k s.  In   re a l - wo rl d   sc e n a rio s,   wh e re   c h a n n e c o n d it io n fl u c tu a te  ra p id l y   d u e   t o   u se m o b il it y ,   i n a c c u ra te  CQI  e stim a ti o n   c a n   lea d   to   s u b o p ti m a sc h e d u li n g ,   d e g ra d e d   th r o u g h p u t,   a n d   re d u c e d   q u a li t y   o se rv ice   (Q o S fo r   b o th   u se rs  a n d   n e two rk   o p e ra t o rs.   Trad it io n a Ka lma n   f il ter  (KF)  a p p ro a c h e o ften   stru g g le  wit h   t h e   n o n - li n e a r   a n d   ti m e - v a r y in g   n a tu re   o f   wire les c h a n n e ls,  e sp e c ially   u n d e u n p re d icta b le   m o b il it y   p a tt e r n s.  T h is  p a p e p ro p o se a n   imp r o v e d   CQI  e stim a ti o n   m e th o d   b a se d   o n   th e   ex ten d e d   Ka lma n   f il ter  (EKF ),   wh ic h   m o d e ls n o n - li n e a sy ste m   d y n a m ics   m o re   e ffe c ti v e ly .   T h e   m e th o d   is  imp lem e n ted   i n   LT E - S im,   a n a ly z e d   u si n g   M AT LAB,   a n d   e v a lu a ted   u n d e ra n d o m   a n d   M a n h a tt a n   m o b il it y   m o d e ls.   Re su lt s h o w t h a a c ro ss   m o b i li ty   re g ime s,  KF   o u tp e rfo rm s   EKF   in   t h e   stru c t u re d   M a n h a tt a n   m o d e l,   w h il e   i n   th e   n o n - li n e a ra n d o m - d irec ti o n   m o d e l,   EKF   y iel d m a rk e d ly   h ig h e sig n a l - to - i n terfe r e n c e - p lu s - n o ise   ra ti o   ( S INR)  sta b i li ty   a n d   ro b u stn e ss   to   c h a n n e v a riatio n   with   S INR   v a lu e a b o v e   1 0   d b e twe e n   3 0 0 - 4 5 0   a n d   a   p e a k   o a p p ro x ima tely   6 0   d B .   Th e se   re su lt u n d e rsc o re   t h e   imp o rtan c e   o m o b il it y - a wa re   e stim a ti o n   stra teg ies   in   e n h a n c in g   LT E   n e tw o rk   a d a p tab il it y   a n d   th r o u g h p u t.   K ey w o r d s :   C h an n el  q u ality   in d icato r   esti m atio n   E x ten d ed   Kalm a n   f ilter   L o n g   ter m   ev o l u tio n   Mo b ilit y   m o d els   Sig n al - to - in ter f er e n ce - p l u s - n o is r atio   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hilar y   U.   E ze a   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r i n g Fed e r al  Un i v er s ity   Oy E k iti   E k iti State,   Nig er ia    E m ail:  h ilar y . ez ea @ f u o y e. e d u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   lo n g   te r m   e v o lu tio n   ( L T E )   n etwo r k s   an d   o t h er   wir e less   m o b ile  co m m u n icatio n   n etwo r k s ,   ac cu r ate  k n o wled g o f   ch an n el  co n d itio n s   is   f u n d am en tal  t o   en s u r in g   ef f icien s p ec tr u m   u tili za tio n ,   o p tim al  s ch ed u lin g ,   an d   co n s is ten s er v ice  q u ality   [ 1 ] .   I n   m o d elin g   wir eless   co m m u n icatio n   s y s tem s ,   u n d er s tan d in g   th in h er en t   ch ar ac ter is tics   o f   th ch an n el  h elp s   in   ca p tu r i n g   th d y n am is m   ass o ciate d   with   ch an n el  s tate  v ar iatio n .   T h e   ch an n el  ch a r ac t er is tics   co u ld   b e   q u an tifie d   as  ch an n el  q u ality   in d icato r   ( C QI )   o r   ch a n n el   s tate  in f o r m atio n   ( C SI) .   W h ile  th C SI  p r o v id es  d etailed   in f o r m a tio n   ab o u th ch an n el  co n d iti o n s   an d   is   u s ed   f o r   lin k   ad ap tatio n ,   b ea m f o r m in g ,   an d   o th er   t r an s m is s io n   tech n iq u es,  th C QI   p r o v id es  q u an tized   m ea s u r o f   ch an n el  q u ality   a n d   is   u s ed   to   d eter m in th m o d u latio n   an d   co d in g   s ch em ( MCS )   m o s s u itab le  f o r   s ig n al  tr an s m is s io n   [ 2 ] .   I n   L T E   s y s tem s ,   C QI   esti m atio n   p lay s   p iv o tal  r o le  in   d y n a m ic  r eso u r ce   allo ca tio n ,   en ab lin g   th eNo d eB  to   ass ig n   a p p r o p r iate  MCS   b ased   o n   r ea l - tim ch a n n el  c o n d iti o n s .   Acc u r ate   C QI   r ep o r tin g   is   cr u cial  f o r   m ain ta in in g   q u ality   o f   s er v ice  ( Qo S) ,   r ed u ci n g   r etr an s m is s io n s ,   an d   en s u r in g   s p ec tr al  ef f icien cy ,   p ar ticu la r ly   in   h ete r o g en e o u s   n etwo r k s   an d   f o r   u s er s   lo ca ted   in   r eg io n s   with   p o o r   s ig n al  co v er ag e ,   s u ch   as  ce ll  ed g es.  I n   o th e r   w o r d s ,   C QI   ac cu r ac y   d ir ec tly   im p ac ts   th r o u g h p u an d   r eliab i lity   [ 3 ] .   E s tim atin g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         I mp r o ve d   ch a n n el  q u a lity in d i ca to r   esti ma tio n   u s in g   ex ten d e d   K a lma n   filt er in   …  ( Hila r U.   E z ea )   1167   th C SI  ac cu r ately   in   wir e less   f ast - f ad in g   ch an n el  is   h i g h ly   ch allen g in g   d u to   its   c o m p lex ity   an d   th ass o ciate d   lev el  o f   u n ce r tai n ties ,   u n lik th C QI ,   wh ich   is   r elativ ely   s tr aig h tf o r wa r d .   Ho wev er ,   C QI   esti m atio n   in   m o b ile  en v ir o n m en ts   p o s es  s ig n if ican ch allen g d u to   th h ig h l y   d y n am ic  n atu r o f   wir eless   ch an n els,  wh ich   ar in f lu en ce d   b y   f ac to r s   s u ch   as  f ad in g ,   i n ter f er en ce ,   an d   v ar y in g   u s er   m o b ilit y   p atter n s   [ 4 ] T h ese  f ac to r s   ar m o r p r o n o u n ce d   in   h ig h   m o b ilit y   s ce n ar io s ,   as  it  b ec o m es  m o r ch all en g in g   to   esti m ate  th ch an n els  ac cu r ately   [ 5 ] .   As  u s er s   m o v e,   ch an n el  c o n d itio n s   ca n   ch an g u n p r ed ict ab ly ,   r esu ltin g   in   o u td ated   o r   in ac cu r ate  C QI   r e p o r ts   th at  d eg r ad lin k   ad ap tat io n   an d   o v er all  n etwo r k   p er f o r m an ce   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   I n   d eter m in in g   ch an n el  co n d i tio n s   as  f u n ctio n   o f   tim e,   it   is   n ec es s ar y   to   p u in to   p er s p ec tiv th r ea lity   o f   v al u d ep r ec iatio n   o r   ag ein g   a r is in g   f r o m   th e   ef f ec t   o f   th e   d if f e r en ce   b et wee n   th e   tim o f   m ea s u r em en an d   th e   tim o f   u s ag e   o f   th m ea s u r ed   v alu es.  I f   s u b s tan tial  tim e   elap s es  b etwe en   th e   s u b m is s io n   o f   th C QI   r ep o r an d   its   u s in   d ec is io n - m ak in g   ( s u ch   as  s ch ed u lin g   d ec i s io n s ) ,   th r ep o r t r elev an ce   m a y   b e   s ig n if ican t ly   d eg r a d ed ,   p o ten tially   lea d in g   to   r ed u ce d   n etwo r k   s p ec tr al  ef f icien cy   [ 7 ] C o n s eq u en tly ,   it  is   r ec o m m e n d ed   th at   th esti m atio n   b ias  is   v er y   clo s to   ze r o ,   s u ch   th at  t h esti m ated   v alu e   d o es  n o d ev iate  m u ch   f r o m   th ac tu al  co n d itio n   o f   th c h an n el.   T h tr a d itio n al  Kalm an   f ilter   ( KF)   is   a   m o d el - b ased   iter ativ e   tech n iq u th at  u tili ze s   s er ies  o f   o b s er v atio n s   to   o b tain   m o r ac c u r ate  esti m ate  o f   th e   s tate  p ar am eter s   [ 8 ] .   Alth o u g h   th KF  tech n iq u es  ar ef f ec tiv f o r   li n ea r   s y s tem s ,   th ey   o f ten   ex h ib it  r e d u ce d   ac cu r ac y   in   th p r esen ce   o f   n o n - lin ea r   c h an n el  v ar iatio n s ,   co m m o n ly   o b s er v ed   in   r an d o m   o r   i r r eg u la r   m o b ilit y   s ce n ar io s   [ 9 ] .   Sev er al  tech n iq u es  h av b ee n   ad o p ted   in   wir eless   n etwo r k s   f o r   esti m atin g   th C QI .   R ao   an d   Naid u   [ 1 0 ]   p r o p o s ed   s ig n al - to - n o is r atio   ( SNR )   esti m atio n   alg o r ith m   f o r   o r th o g o n al   f r e q u en c y   d iv is io n   m u ltip le   ac ce s s   ( OFDMA )   s y s tem s   i n   wh ich   th e   o r th o g o n al  f r e q u en cy   d iv is io n   m u ltip lex in g   ( OFDM )   tr ain in g   s y m b o ls   ar em p lo y ed   in   ev al u atin g   th n o is v ar ia n ce ,   wh i le  s ec o n d - o r d er   m o m en ts   o f   th r ec eiv ed   s y m b o ls   ar u s ed   in   esti m atin g   th s ig n al  p lu s   n o is p o wer .   Simu lat io n   r esu lts   d em o n s tr ate  co m p ar ab le  p er f o r m an ce   with   th eo r etica an aly s is ,   co m p lem en ted   b y   its   o u ts tan d in g   p er f o r m an ce   wh en   b en ch m a r k ed   ag ain s s elec ted   esti m atio n   m eth o d s .   Similar ly ,   to   im p r o v SNR   esti m ati o n   in   OFDM  n etwo r k s ,   L in g   [ 1 1 ]   ad o p ted   a n   ap p r o ac h   th at  alig n ed   with   t h n etwo r k s   n o n - lin ea r ity   f ea t u r es  b y   e m p lo y i n g   th e   ex ten d ed   Kalm an   f ilter in g   tech n iq u e.   C o m p a r ativ an aly s is   r ev ea led   th at  th ex ten d ed   Kalm an   f ilter   ( E KF )   esti m at o r   o u tp er f o r m s   th e   least  s q u ar es  ( L S)  an d   m in im u m   m ea n   s q u ar e   er r o r   ( MM SE)   tech n iq u es.  I n   p u r s u it  o f   e v en   lo wer   b it  e r r o r   r ate  ( B E R ) ,   Kap il   et  a l .   [ 1 2 ]   p r o p o s ed   m o d if ied   ex te n d ed   Kalm an   f ilter   ( ME KF)   to   jo in tly   esti m ate  th ch an n el  r esp o n s an d   a u to - r e g r ess iv ( AR )   m o d el  co ef f icien ts ,   co m b in in g   th f ast  co n v e r g en ce   r ate  o f   E KF   an d   th e   co r r elatio n   f ea tu r o f   2 in ter p o latio n   u s in g   least  s q u ar es  ( 2 DI L S).   Alth o u g h   it   a ch iev ed   lo wer   B E R   th an   E KF a n d   2 DI L S,  ME KF is p r o n to   esti m atio n   e r r o r s   a n d   co m es with   h i g h er   c o m p u tatio n al  co m p lex ity .   I n   an o th e r   s tu d y ,   T a n g   et  a l .   [ 1 3 ]   p r o p o s ed   KF - b ased   c h a n n el  esti m atio n   m eth o d   f o r   2 × 2   an d   4 × 4   s p ac e - tim b lo ck   c o d in g   m u ltip le - in p u an d   m u ltip le - o u t p u o r t h o g o n al  f r e q u en c y   d i v is io n   m u ltip lex in g   ( STBC   MI M O - OFDM)   s y s te m s   in   d y n am ic  en v ir o n m en ts ,   u s in g   o r th o g o n al  s p ac e - tim c o d ewo r d s   an d   p ilo s eq u en ce s   to   s u p p r ess   an ten n in ter f er e n ce   b e f o r e   ap p l y in g   th KF s   p r ed ictio n u p d ate  p r o ce s s   with   n o is s u p p r ess io n .   T h is   a p p r o ac h   a ch iev ed   s tr o n g   B E R   an d   n o r m alize d   m ea n   s q u ar e r r o r   ( NM SE)   p er f o r m an ce ,   b u at  th e   co s o f   i n cr ea s ed   c o m p u tatio n al   lo ad   d u t o   iter ativ KF  p r o ce s s in g   an d   p ilo t   d esig n .   Ku m ar   an d   Ma lles war i   [ 1 4 ]   in teg r ated   th E KF  with   s liced   m u lti - m o d u lu s   alg o r ith m   ( SMM A)   f o r   im p r o v in g   OFDM - MI MO   s y s tem s ,   o u tp er f o r m i n g   tr ad itio n al  m u lti - m o d u lu s   alg o r ith m s   in   ter m s   o f   B E R   an d   in ter - s y m b o in ter f er en ce   m et r ics.  R ajen d er   et  a l .   [ 6 ]   p r o v id es  co m p r eh en s iv r ev iew  o f   Kalm an   f ilter - b ased   ch an n e l   esti m atio n   ca p ab ilit ies  ac r o s s   OFDM  an d   MI MO - STBC   s y s tem s ,   h ig h lig h tin g   b o th   ac c u r ac y   a n d   co m p u tatio n al  d e m an d s .   Similar ly ,   Dr ak s h ay in an d   Ko u n t e   [ 8 ]   class if ied   tech n iq u es  in to   m o d el - b ased   an d   d ee p   lear n in g - b ased   ca teg o r ies,  n o tin g   th at  wh ile  KF  y ield s   h ig h ly   ac cu r ate  esti m ates  th r o u g h   iter ativ e   o b s er v atio n ,   it c o m es with   s u b s tan tial c o m p u tatio n al  co m p le x ity .     B u ild in g   o n   th s tr en g th s   o f   KF  ap p r o ac h es,  s ev er al  wo r k s   h av ad ap ted   t h em   s p ec if ically   f o r   C QI   p r ed ictio n   a n d   d y n a m ic  r eso u r ce   o p tim izatio n .   Fo r   in s tan ce ,   Su lth an an d   Nak k ee r an   [ 1 5 ]   a d d r ess ed   th e   u n r ea lis tic  ass u m p tio n   o f   p er f ec C QI   in   ea r lier   r esear ch   b y   p r e d ictin g   SNR   f r o m   im p er f ec C QI   u s in g   Kalm an   f ilter in g .   T h e   p r e d icte d   SNR   was  th en   u s ed   to   esti m ate  tr an s m is s io n   r ates  an d   d esi g n   p r io r ity   u tili ties   f o r   s ch ed u lin g   d ec is io n s .   T eix eir an d   T im o teo   [ 1 6 ] ,   L T E   r eso u r ce   allo ca tio n   was  en h an ce d   b y   u s in g   a   KF - b ased   p r ed ictio n   m eth o d   f o r   d eter m in in g   t h d ata  r ate.   Ho wev er ,   p ar am eter   f in e - tu n in g   was  n o co n s id er ed .   I n   a   r elate d   s tu d y   B is was   et  a l .   [ 1 7 ] ,   m u ltip le   lin ea r   r eg r ess io n   was  u s ed   t o   esti m ate   f u tu r th r o u g h p u t,  f o llo wed   b y   KF  co r r ec tio n   to   m itig ate  p r ed ictio n   an d   m ea s u r em en er r o r s .   T h is   ap p r o a ch   d eliv er ed   tim ely   an d   ac c u r ate  th r o u g h p u p r e d ictio n s   with o u o v er f itti n g ,   m ak in g   it  s u itab le  f o r   e n er g y - co n s tr ain ed   L T E   d ev ices,  th o u g h   with   lim ited   p er f o r m an ce   in   h ig h ly   d y n am ic  ch an n els.  E x ten d in g   t h p r ed ictiv f r am ewo r k   to   s p ec tr u m   m an a g em en t,   T i m ó teo   et   a l .   [ 1 8 ]   a p p lied   th Kalm an - T ak e n s   f ilter   ( KT F)  f o r   r ea l - tim e   5 s p ec tr u m   allo ca tio n .   B y   m in i m izin g   r o o t   m ea n   s q u ar e   er r o r   ( R MSE ) ,   th e   m eth o d   ef f ec ti v ely   ca p tu r ed   tr af f ic  d y n am ics,  o p tim ized   th r o u g h p u an d   laten cy ,   an d   a d ap ted   well  to   h ig h - d em an d   s ce n ar i o s .   No n eth eless ,   it s   p er f o r m an ce   d e p en d s   h ea v il y   o n   d ataset - s p ec if ic  p ar am eter   tu n in g   an d   u n d er s tan d i n g   in ter - p a r am eter   d ep en d e n cies.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   TEL KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 1 6 6 - 1 1 7 6   1168   W ith   th r is o f   m ac h in lear n in g ,   d ee p   lear n in g - b ased   a p p r o ac h es  f o r   C QI   an d   ch an n el  esti m atio n   h av b ee n   ex ten s iv ely   in v e s tig ated ,   o f f er in g   n ew  o p p o r tu n ities   f o r   p atter n   ex tr ac ti o n   an d   lo n g - ter m   p r ed ictio n .   co m p a r ativ an aly s is   in   J ian g   an d   Sch o tten   [ 1 9 ]   s h o wed   th at  wh ile  r ec u r r en n eu r al  n etwo r k   ( R NN) - b ased   p r ed icto r s   ex h ib it  h ig h er   c o m p u tatio n al  co m p lex ity   th an   KF - b ased   p r ed icto r s ,   b o th   ac h iev e   co m p ar ab le  s in g le - s tep   ac cu r ac y ,   th o u g h   R NNs  d em o n s tr ate  s u p er io r   p er f o r m an ce   in   m u lti - s tep   p r ed ictio n .   I n   v e h icu lar   s y s tem s ,   Kim   an d   Han   [ 4 ]   p r o p o s ed   a n   r ec ei v ed   s ig n al  s tr en g th   in d icato r   ( R SS I ) - d r iv en   l ong  s h o r t - ter m   m e m o r y   ( L STM ) - b ased   C QI   p r ed icto r   th at   o u tp er f o r m e d   co n v en tio n al  tim e - s er ies  m o d els,  wh ile   Qu   et  a l .   [ 2 0 ]   p r o p o s ed   tem p o r al - s p atial  co llab o r ativ e   f r am ewo r k   co m b in in g   b in a r y   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( B PS O) ,   m ax - r e lev an ce   an d   m in - r ed u n d an c y   ( MRMR )   f ea tu r s elec tio n ,   d ee p   n eu r al  n etwo r k   ( DNN) ,   an d   atten tio n   m ec h a n is m s ,   y ield in g   p r o ac tiv l o n g   ter m   ev o lu tio n - r ailway   ( L T E - R )   b ase  s tatio n   m ain ten an ce ,   th o u g h   with   s i g n if ican c o m p u tatio n al  d em an d s .   Fo r   u n m an n e d   ae r ial   v eh icle  ( UAV )   u ltra - r eliab le  lo w - laten cy   co m m u n icatio n s ,   B ar to li  an d   Ma r ab is s i   [ 2 1 ]   ap p lied   d ee p   r ec u r r e n n eu r al  n etwo r k s   ( DR NNs)  with   L STM ,   wh ich   r ed u ce s   d ec o d e   er r o r   p r o b ab ilit y   an d   im p r o v es  th r o u g h p u t.  Ho we v er ,   th is   ap p r o ac h   is   lim ited   to   tem p o r a l CQI   d ata  an d   n e g lects sp atial /f r eq u en c y   co r r elatio n s .     Fu r th er m o r e ,   C walin et  a l [ 2 2 ]   m o d ele d   n o n - lin ea r   r elatio n s h ip   b etwe en   ch an n el  p ar a m eter s   an d   b lo ck   e r r o r   r ate  ( B L E R ) ,   ac h iev in g   a   g ain   o f   u p   to   4 0 o v er   lin ea r   m o d els  with   lo co m p u tatio n al   co m p lex ity .   Similar ly ,   Dio u f   et  a l [ 2 3 ]   ap p lied   DNN  an d   L STM   to   r ea 4 d ataset s ,   ac h iev in g   lo R MSE   an d   s tr o n g   p r ed ictio n   ac cu r a cy ,   b u r e q u ir in g   lar g e,   h ig h - q u ality   d atasets   f o r   tr ain in g .   Ad v an ce d   wir eless   s ce n ar io s ,   s u ch   as  v eh icle - to - v eh icle  ( V2 V) ,   in d u s tr ial  I o T   ( I I o T ) ,   R I S - b ased   s y s tem s ,   an d   m m W av MI MO ,   h av m o tiv ated   th d ev elo p m en o f   s p ec ialized   an d   h y b r id   s ch em es.  I n   V2 an d   I I o T   n e two r k s ,   L iao   et  a l .   [ 2 4 ]   d esig n e d   two   B ay esian   f ilter - b ased   ch an n el  esti m atio n   tech n iq u es - b asis   ex ten d e d   m o d el - u n s ce n ted   Kalm an   f ilter   ( B E M - UKF) ,   o f f er in g   s tr o n g   r o b u s tn ess   at   h ig h   co m p lex ity ,   a n d   B asis   E x ten d ed   M o d el - e x ten d ed   Kalm an   f ilter   ( B E M - E KF) ,   with   m o d er ate  r o b u s tn ess   at  lo wer   co m p lex ity .   Fo r   in d u s tr ial  s u b n etwo r k s ,   Ga u tam   et   a l .   [ 2 5 ]   in tr o d u ce d   a   v ar iatio n al   d ee p   s tate  s p ac m o d el   ( v DSSM)   with   s p ar s s tu d en t - p r o ce s s   r eg r ess io n   a n d   m o d if ied   u n s ce n ted   KF,  e n s u r in g   u ltra - r eliab le  B L E R   co n tr o d esp ite  th n ee d   f o r   r ea l - tim v alid atio n .   I n   5 G/6 C SI  p r ed ictio n ,   So s z k [ 2 6 ]   h ig h lig h ted   th p o te n tial o f   L STM   R NNs   ac r o s s   s u b - 6   GHz   a n d   m m W av e,   o p tim izin g   f ea tu r es  a n d   h i d d en   lay er s   b u s tr ess in g   th n ee d   f o r   m o r e   m ea s u r em en t - d r iv en   s tu d ies.  I n   m m W av M I MO   s y s tem s ,   Hu an g   et  a l [ 2 7 ]   co m b in ed   least  s q u ar e   esti m at io n   ( L SE)   an d   s p ar s m ess ag p ass in g   ( SMP)   to   ex p lo it  ch an n el   s p ar s ity ,   r ea ch i n g   n ea r - cr am er - r ao   lo wer   b o u n d   ac c u r ac y   with in   f iv iter atio n s ,   th o u g h   a d jace n t - en tr y   co r r elatio n   r e m ain s   u n ad d r ess ed .   R ec o n f ig u r ab le  in tellig en s u r f ac es  ( R I S) - ass i s ted   s y s tem s   wer tar g eted   in   W ei   et  a l .   [ 2 8 ] ,   wh ich   p r o p o s e d   p ar allel  f ac to r   an al y s is   ( PA R AFA C )   d ec o m p o s itio n   u s i n g   alter n atin g   least  s q u ar es  ( AL S)  an d   v ec t o r   ap p r o x im ate  m ess ag p ass in g   ( VAM P)  alg o r ith m s ,   b o th   o f   wh ich   o u tp er f o r m e d   b en ch m ar k   s ch em es  a n d   ac h iev ed   n ea r - p e r f ec s u m   r ate  p er f o r m an ce .   C o n s tr ain ts   o n   R I elem en n u m b e r s   an d   tr ain in g   s y m b o l   len g th s ,   as  well  as   esti m atio n   am b ig u ity ,   we r n o ted   as  lim itatio n s .   Fin ally ,   Ser u n in   et   a l .   [ 2 9 ]   d ev elo p ed   a   C SI - RS - b ased   C QI   ev alu atio n   m eth o d   in v o l v in g   n o is esti m atio n ,   SNR   tr an s f o r m atio n ,   an d   MCS   s elec tio n ,   ac h iev in g   ac cu r ate  C QI   r ep o r tin g   u n d er   a d d itiv wh ite  g a u s s ian   n o is ( AW G N )   co n d itio n s ,   b u r eq u ir i n g   f u r th er   e v alu atio n   i n   co m p lex   f ad in g   e n v ir o n m en ts .     T h KF s   lim itatio n ,   ex em p lifie d   b y   r e d u ce d   ac cu r ac y   in   m o d elin g   n o n - lin ea r   ch an n el  b eh av io r ,   m o tiv ates  ex p lo r i n g   th e   E K F,  wh ich   u s es  f ir s t - o r d er   li n ea r izatio n   to   ac co m m o d ate   n o n - lin ea r   s y s tem   d y n am ics  an d   h as  b ee n   s h o wn   to   im p r o v esti m atio n   in   tim e - v ar y in g   ch an n els.  T h is   s tu d y   p r o p o s es  an   E KF - b ased   C QI   esti m atio n   ap p r o ac h   f o r   L T E   n etwo r k s   an d   ev alu ates  its   p er f o r m an ce   ag ain s th clas s ical  K u n d er   two   d is tin ct  m o b ilit y   m o d els:   th s tr u ctu r ed   Ma n h att an   m o d el  an d   th u n s tr u ctu r e d   r an d o m   d ir ec tio n   m o d el.   Usi n g   L T E - Sim  f o r   s ig n al - to - in ter f er e n ce - p lu s - n o i s r atio   ( SIN R )   e x tr ac tio n   a n d   MA T L AB   f o r   an aly s is ,   th wo r k   d em o n s tr ates  h o th E KF   tech n iq u en h an ce s   C QI   esti m atio n   ac c u r ac y ,   p ar ticu lar l y   u n d er   n o n - lin ea r   m o b ilit y   co n d itio n s .   T h r esu lts   ar r ele v an f o r   im p r o v in g   L T E   n etwo r k   ad a p tab ilit y ,   th r o u g h p u t,   an d   Q o S in   r ea l - w o r ld   d e p lo y m e n ts .     T h r est  o f   th p ap er   is   s tr u ctu r ed   as   f o llo ws:   s ec tio n   2   p r esen ts   th s y s tem   m o d el,   p r o v id in g   a   d etailed   ex p la n atio n   o f   C QI   esti m atio n   u s in g   KF  an d   E K F;  s ec tio n   3   d is cu s s es  th s im u latio n   r esu lts an d   se ctio n   4   co n clu d es th p a p er .       2.   M E T H O DS   2 . 1   Sy s t e m   m o del   I n   L T E   n etwo r k s ,   th c h an n e q u ality   ca n   b e   f u n ctio n   o f   s ev er al  tim e - v a r y in g   f ac to r s ,   in clu d in g   SIN R ,   f ad in g   ef f ec ts ,   in ter f er en ce ,   n o is e,   an d   o th er s .   T h ese  f ac to r s   ass u m tim e - v ar y in g   p r o ce s s ,   an d   as   s u ch ,   ch an n el  q u ality   is   s ee n   as  co n tin u o u s   v ar iab le  th at  ev o lv es  in   ac co r d an ce   with   th d y n am ics  d ef in in g   th wir eless   en v ir o n m en t.  T h is   s tu d y   m o d els  th ch a n n el  esti m atio n   p r o ce s s   u s in g   lin ea r   s tate - s p ac Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         I mp r o ve d   ch a n n el  q u a lity in d i ca to r   esti ma tio n   u s in g   ex ten d e d   K a lma n   filt er in   …  ( Hila r U.   E z ea )   1169   f r am ewo r k ,   wh er e   th s tate   an d   o b s er v atio n   v ec to r s   d escr ib th s y s tem s   u n d er l y in g   d y n am ics  a n d   m ea s u r em en t p r o ce s s es,  r esp ec tiv ely   [ 3 0 ] :     { + 1 = + + _ = + + _     ( 1 )     W h er e:  ,   an d     ar r esp ec tiv ely ,   × , × , × , × ,   an d   ×   co n s tan m atr ices   in   wh ich   1 , , { }   is   d eter m in is tic  in p u s eq u en ce   o f   - v ec to r s ,   i.e . ,   ( ) { _ }   is   th s y s tem   n o is s eq u en ce   ( ze r o - m ea n   Gau s s ian   wh ite  n o is p r o ce s s ) { _ }   is   th o b s er v atio n   n o is s eq u en ce   ( ze r o - m ea n   Gau s s ian   wh ite  n o is p r o ce s s ) .   T h s y s tem   s h o wn   in   ( 1 )   c o u l d   b d ec o m p o s ed   in to   th e   s tate  d y n am ics  o f   lin ea r   s y s tem   to   g iv a   s u m   o f   lin ea r   d eter m in is tic  s y s tem   an d   th p u r ely   s to ch asti s y s tem   s h o wn   in   ( 2 )   an d   ( 3 ) ,   r esp ec tiv ely   [ 3 0 ] :     { + 1 = +     = +     ( 2 )     { + 1 = + _ = + _       ( 3 )     T h er ef o r e,     = +     ( 4 )     = +     ( 5 )     W h ile    r ep r esen ts   th s y s tem   s tate  v ec to r   wh ich   is   f u n c tio n   o f   t h s y s tem s   d y n am ic s ,   th   is   th e   o b s er v atio n   v ec to r   wh ic h   is   f u n ctio n   o f   m ea s u r em en ts .     2 . 2   E s t im a t io m et ho ds   T o   esti m ate  th C QI   ef f ec tiv ely ,   two   f ilter in g   a p p r o ac h es  wer em p lo y e d th KF   f o r   lin ea r   s y s tem s ,   an d   th e   E KF   f o r   s y s tem s   with   n o n - lin ea r   d y n am ics.  T h ese  f ilter in g   tech n i q u es  wer e   s elec ted   b ec a u s o f   th eir   ef f ec tiv en ess   in   h an d lin g   n o i s y   m ea s u r em en ts   an d   th eir   s u itab ilit y   f o r   c h an n el   s tate  esti m atio n   in   wir eless   co m m u n icatio n   s y s tem s .   T h e   f o llo win g   s u b s ec tio n s   d etail  th eir   u n d er ly in g   p r in cip les,  m ath em atica f o r m u latio n s ,   an d   a p p licatio n   t o   L T E   C QI   esti m atio n .     2 . 2 . 1 .   K a l m a f ilte r   T h KF   is   c o m p u tatio n al  m eth o d   t h at  u s es  s tate - s p ac m o d el  to   esti m ate  th s tate  o f   s y s tem   o r   p r o ce s s   in   th tim d o m ain .   I lev er ag es  th r elatio n s h ip   b etwe en   th s y s tem s   s tat an d   m ea s u r em en eq u atio n s   to   r ec u r s iv ely   esti m ate  th s tate  wi th   m in im al  m ea n   s q u ar ed   er r o r   [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ] .   F o r   d y n a m ic  s y s tem s   with   in h er en r an d o m n ess   an d   n o n lin ea r ity ,   th e   ev o lu tio n   o f   th eir   s tate  p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n   o v er   tim ca n   b m o d eled   u s in g   s et  o f   n o n - lin ea r   d if f er e n tial  eq u atio n s   [ 3 3 ] KF   ar u s ed   f o r   esti m atio n   in   s y s tem s   th at   ca n   b m o d ele d   with   lin ea r   d i f f er en tial  eq u atio n s ,   wh er th e   s tate  an d   m ea s u r em en ts   eq u a tio n s   ar p r esen ted   as  lin ea r   f u n ctio n s   with in   a   s tate - s p ac f r am ewo r k   [ 3 4 ] .   T h esti m atio n   p r o ce s s   in v o lv es  p r ed ictio n - co r r ec tio n   cy cle,   g u id ed   b y   r u l es th at  r ef in th esti m ate   [ 6 ] .   T h esti m atio n   ac cu r ac y   o f   KF   tech n iq u is   h ig h   d u to   th e   f ac th at  it  in v o lv e s   s er ies  o f   m ea s u r em en ts   c o n d u cte d   o v e r   p e r io d   o f   ti m e,   wh ich   p r o v i d es  s tatis t ically   s u f f icien t in f o r m at io n   f o r   ef f ec tiv p r ed ictio n s   o f   th cu r r e n t state  [ 3 5 ]   I n   esti m atin g   th C QI   u s in g   th KF ,   th p r ed ictio n   s tag in v o lv es  ca lcu latin g   th cu r r en C QI   p er ce iv ed   b y   th e   u s er   b ased   o n   th e   u s er s   C QI   v alu e   f r o m   th p r ev i o u s   tr an s m is s io n   tim in ter v al  ( T T I ) .   T h er ef o r e,   th e   co r r ec tio n   s tag in v o lv es  m in im izatio n   o f   th e   er r o r   b etwe en   th e   o b s er v e d   v alu an d   th c u r r e n t   v alu [ 1 5 ] :     | 1 = 1 +     ( 6 )     = +     ( 7 )     T h ( 6 )   s h o ws  th at  th e   KF   p r ed icts   th u n k n o w n   s tate    b ased   o n   p r ec ed in g   s tate  at  tim e   ( 1 )   u s in g   th e   m ea s u r em en v ec to r ,   .   T h e     is   ze r o - m ea n   s y s tem   o r   p r o ce s s   n o is wh ile    is   th e   s tate  tr an s itio n   m atr ix   [ 1 8 ] .   Similar ly ,   th   in   ( 7 )   r ep r esen ts   th m ea s u r em en t m atr i x ,   wh ile    is   ze r o - m ea n   o b s er v atio n   n o is e.   T h Kalm an   g ain   is   m ea n t to   m in im ize  esti m atio n   er r o r   an d   is   g iv en   in   ( 8 )   as  [ 1 8 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   TEL KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 1 6 6 - 1 1 7 6   1170   = | 1 ( | 1 + ) 1     ( 8 )     wh er | 1   is   th co v ar ian ce   m atr i x   at  tim   b ased   o n   th esti m at | 1   at  tim ( 1 ).   Fo r   th Up d ate  p h ase,   th o p ti m al  esti m ate  at  tim   is   g iv en   in   ( 9 ) ,   th u s :     % = | 1 + ( | 1 )     ( 9 )     T h ( 1 0 )   g iv es th e   u p d ated   co v ar ian ce   m atr ix   f o r   th o p tim al  esti m ate  as:     = | 1 ( )     ( 1 0 )     W h er e,     is   th Kalm an   g ain   a n d     is   th id en tity   m atr i x .     2 . 2 . 2 E x t ended K a lm a f i l t e r   T h KF   ass u m es  an   ac cu r ate   m ath em atica m o d el,   b u th is   ass u m p tio n   is   o f ten   c o m p r o m i s ed   d u e   to   tr u n ca tio n   er r o r s   wh en   ap p r o x im atin g   n o n - lin ea r   s y s tem s   with   lin ea r   m o d els  [ 3 2 ] .   Alth o u g h   th KF   is   ef f ec tiv f o r   m a n y   esti m atio n   p r o b lem s ,   its   lim itatio n   to   f in ite - d im en s io n al  s tate  r e p r e s en tatio n s   m ak es  it  u n s u itab le  f o r   s y s tem s   with   n o n - lin ea r   d y n am ics.  T o   ad d r es s   th is   lim itatio n ,   th E KF,  wh ich   p r o v id es  f ir s t - o r d er   lin ea r izatio n   o f   n o n - lin e ar   s y s tem s ,   was  d ev elo p ed .   T h en h an ce m e n ac h iev e d   b y   E KF  is   r esu lt  o f   its   ca p ab ilit y   to   a p p r o x im ate  n o n - lin ea r   f ilter in g   p r o b lem s   u s in g   T ay lo r   p o ly n o m ial  ex p an s io n   [ 3 6 ] .   T h is   lin ea r izatio n   en a b les  th E KF  to   a p p ly   th iter ativ e   an d   co r r ec tio n   p r o ce s s es  o f   th KF  to   s y s tem s   th at  ar e   non - lin ea r ,   s u ch   as  th tim e - v ar y in g   c h an n els  [ 3 7 ] .   E KF  co m p r is es  two   s tag es,  wh ich   in c lu d th p r ed ictio n   s tag an d   th co r r ec tio n   s tag [ 3 8 ]   I n   th p r e d ictio n   s tag e,   an   esti m ated   cu r r en s tate  o f   th ch an n el  an d   th er r o r   c o v ar ian c esti m ate  ar u s ed   to   ca lcu late  th e   esti m ates f o r   th n e x t state  [ 1 2 ] .     | 1 = ( 1 , , 0 )     ( 1 1 )     T h ( 1 1 )   im p lies   th at  th s tate  tr an s itio n   m o d el  is   d if f er en t iab le  f u n ctio n ,   u n lik th e   ca s o f   KF ,   wh e r it  is   d ef in ed   as  a   lin ea r   f u n ctio n .   Si m ilar ly ,   th e   ( 1 2 )   s h o ws  th at   th m ea s u r em en t   m o d el  c o u ld   b d ef in e d   as   n o n - lin ea r   f u n ctio n .     = ( ) +     ( 1 2 )     | 1 = 1 + 1     ( 1 3 )     T h ( 1 3 )   p r o v i d es  th er r o r   c o v ar ian ce   esti m ate,   wh e r   is   th s tate  tr an s itio n   m atr ix ,     is   th tr an s p o s o f   th s tate  tr an s itio n   m atr ix   a n d   ( 1 )   r ep r esen ts   th co v a r ian ce   o f   th n o is e.     I n   th co r r ec tio n   s tag e,   t h p r ed icted   esti m ate  is   s u b ject ed   to   a   co r r ec ti o n al  p r o ce s s   u s in g   th e   o b s er v atio n   m o d el  to   m in im i ze   th er r o r   co v ar ian ce   o f   th e   esti m ato r ,   r esu ltin g   in   an   im p r o v e d   esti m ate,   as   s h o wn   in   ( 1 4 ) .   T h e   ( 1 5 )   g iv es  an   u p d ated   er r o r   co v ar ian ce   es tim ate.     % = | 1 + ( ( | 1 , 0 ) )     ( 1 4 )     = | 1 ( )     ( 1 5 )     W h er   is   th KF   g iv en   b y :     = | 1 ( | 1 + ) 1     ( 1 6 )     W h er | 1 +   is   th in n o v atio n   co v a r ian ce .   T h m atr ix   in v er s io n   i n   ( 1 5 )   i n cr ea s es  co m p lex ity ,   a n d   th er is   alwa y s   tr ad e - o f f   b et wee n   co m p u tatio n al  co m p lex i ty   an d   th e   E KF e s tim atio n   ac cu r ac y   [ 3 6 ] .     2 . 2 . 3 .   Det er m ina t i o n o f   t he  key   pa ra m e t er s   in t he  f ilte ring   pro ce s s   T h p er f o r m a n ce   o f   KF  an d   E KF  d ep en d s   o n   th ap p r o p r iat s elec tio n   o f   p a r am eter s   s u ch   as  in itial   s tate,   co v ar ian ce   m atr ices,  an d   p r o ce s s /m ea s u r em en n o is co v ar ian ce s .   I n   im p lem en tin g   KF  an d   E KF  f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         I mp r o ve d   ch a n n el  q u a lity in d i ca to r   esti ma tio n   u s in g   ex ten d e d   K a lma n   filt er in   …  ( Hila r U.   E z ea )   1171   C QI   esti m atio n   in   th is   s tu d y ,   k ey   p ar am ete r s   wer ch o s en   th r o u g h   co m b in atio n   o f   em p ir ical  an aly s is ,   s im u latio n - b ased   tu n in g ,   an d   r ef er en ce   to   L T E   s p ec if icatio n s .   T h s elec tio n   p r o ce s s   is   d etailed   as f o llo ws:   a.   I n itial  s tate  ( 0 ):   f o r   b o th   t h K an d   E KF  im p lem en tatio n s ,   th in itial  s tate  was  s et  to   th e   f ir s C QI   v alu o b tain ed   f r o m   th L T E - Sim  s im u latio n   o u tp u t,  with   th ass u m p tio n   th at  th in itial  m ea s u r ed   C QI   is   r ea s o n ab le  ap p r o x im atio n   o f   th tr u ch an n el  q u ality .   b.   I n itial  co v ar ian ce   m atr ix   ( 0 ):   t h in itial  er r o r   co v ar ian ce   m a tr ix   was  ch o s en   to   b d iag o n al  m atr ix   with   r elativ ely   lar g v al u es,  r ef lectin g   th in itial  u n ce r tain t y .   Fo r   b o th   esti m atio n   tech n iq u es,  th s am e   in itial  co v ar ian ce   m atr ix   v alu e   was  u s ed   to   allo f o r   f air   c o m p ar is o n   b etwe en   KF  an d   E KF.  Ho wev er ,   d if f er en ce s   in   th eir   u n d e r ly i n g   ass u m p tio n s   an d   alg o r ith m ic  s tr u ctu r es  led   to   d is tin ct  p er f o r m a n ce   ch ar ac ter is tics ,   esp ec ially   in   n o n - lin ea r   s y s tem s .   c.   Pro ce s s   n o is c o v a r ian ce   ( ):   t h   m atr ix   was  tu n ed   ex p er i m en tally   b y   r u n n i n g   L T E - Si m   s ce n ar io s   with   v ar y in g     v alu es  an d   co m p ar in g   t h esti m ated   C QI   ag ain s r ef er en ce   v alu es.  T h o p tim al  v alu e ,   m in im ized   m ea n   s q u ar e d   er r o r   ( MSE ) ,   was  s elec ted   to   b ala n ce   r esp o n s iv en ess   to   ch an n el   v ar iatio n s   an d   th s m o o th in g   o f   r an d o m   f lu ct u atio n s .     d.   Me asu r em en n o is co v a r ian c ( ) t h is   was  d er i v ed   f r o m   th v ar ian ce   o f   C QI   m ea s u r em en er r o r s   i n   th s im u latio n ,   ca lcu lated   as  th v ar ian ce   b etwe en   th s im u lato r s   in s tan tan eo u s   C QI   o u tp u an d   a   m o v in g - av er a g r ef er en ce   C Q I   o v er   th s am p er io d .   T h is   d er iv atio n   en s u r ed   th at    ac cu r ately   r ef lecte d   th in h er en n o is lev el  o f   th C QI   r ep o r tin g   p r o ce s s   in   th s im u lated   L T E   en v ir o n m en t.   e.   Kalm an   g ain :   i n   b o th   KF  an d   E KF,  th Kalm an   g ain   was  c o m p u ted   d y n am ically   at  ea ch   s tep   f r o m   th ch o s en   ,   an d   u p d ated   c o v ar i an ce   v alu es.  No   f ix ed   g ai n   was  im p o s ed ,   allo win g   th f ilter   to   ad ju s t   weig h tin g   b etwe en   p r ed ictio n   an d   m ea s u r em e n t a d ap tiv el y .   f.   State  tr an s itio n   an d   o b s er v atio n   m atr ices i n   KF  im p lem e n tatio n ,   b o th   m atr ices  wer s et  to   u n ity   to   m o d el  d i r ec r elatio n s h ip   b etwe en   th p r e v io u s   an d   cu r r en s tates,  as  well  as  b etwe en   th s tate  an d   o b s er v atio n .   I n   co n tr ast,  i n   E KF  im p lem en tatio n ,   t h s tate  tr an s itio n   J ac o b ian   ( )   an d   m ea s u r em en t   J ac o b ian   ( )   wer r ec alcu lated   at  ea ch   iter atio n   b ased   o n   th n o n - lin ea r   s tate  an d   m ea s u r em en m o d els   d er iv ed   f r o m   th c h an n el   m a p p in g .   T h ese  m atr ices  e n s u r e d   co r r ec lin ea r izatio n   f o r   p r e d ictio n - u p d ate   cy cles.     2 . 3   Sim ula t i o s et up   Simu latio n s   wer co n d u cted   u s in g   L T E - Sim,   wh ich   p r o v i d ed   r o b u s p latf o r m   f o r   m o d elin g   L T E   s y s tem   b eh av io r   u n d er   v ar io u s   s ce n ar io s .   MA T L AB   was  s u b s eq u en tly   em p l o y ed   f o r   p o s t - s im u latio n   d ata  p r o ce s s in g ,   s tatis tical  an aly s i s ,   an d   v is u aliza tio n   o f   th o b tain ed   r esu lts .   T h s im u latio n   en v ir o n m en t   was  co n f ig u r ed   to   em u late  r ea lis tic  L T E   d o wn lin k   co n d itio n s .       2 . 3 . 1 .   Sim ula t io n pa ra m et er s     T h L T E - Sim  s im u latio n   s o f t war was  u s ed   to   ex tr ac t h SIN R   f r o m   th e   esti m ated   C QI ,   an d   th e   p lo ts   wer ca r r ied   o u u s in g   MA T L AB .   T o   esti m ate  th c h an n el  q u ality ,   th e   ad a p tiv m o d u latio n   a n d   co d in g   ( AM C )   m o d u le  in   L T E - Sim  was  m o d if ied ,   an d   th e   esti m ated   ch an n el   q u ality   was  u s e d   to   d eter m in th e   SIN R .   Deta il s   o f   th s im u latio n   p ar am eter s   ar e   p r esen ted   i n   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Simu latio n   p ar am eter s   P a r a me t e r   V a l u e   u se d   C e l l   s c e n a r i o   S i n g l e - c e l l   C e l l   r a d i u s   1   k m   N u mb e r   o f   R B s   50   B a n d w i d t h   10   M H z   F r a me  s t r u c t u r e   F D D   U s p e e d   3   k m/ h r   P r o p a g a t i o n   m o d e l   P ED - A ,   Ty p i c a l   U r b a n   M o b i l i t y   m o d e l s   M a n h a t t a n ,   r a n d o m   S c h e d u l i n g   t ype   D o w n l i n k   sc h e d u l i n g   a l g o r i t h m w i t h   i mp e r f e c t   C Q I   ( D S A )   S i mu l a t i o n   d u r a t i o n   5 0 0   s       2 . 3 . 2 .   M o bil it y   m o dels     T h m o b ilit y   m o d els  co n s id er ed   in   th is   wo r k   ar th Ma n h a ttan   m o b ilit y   m o d el  an d   th r an d o m   m o b ilit y   m o d el.   I n   th co n te x o f   L T E   n etwo r k   s im u latio n s ,   th Ma n h attan   m o b ilit y   a n d   r an d o m   d ir ec tio n   m o b ilit y   m o d els  ar co m m o n ly   u s ed   to   s im u late  u s er   m o v em en t,  with   th Ma n h attan   m o d el  r ep r esen tin g   m o v em en al o n g   a   g r id - lik p ath ,   with   tem p o r al  d e p en d e n cies,  g eo g r a p h ic  r estrictio n s   b u with   n o   s p atial  d ep en d e n cies  an d   th r a n d o m   d ir ec tio n   m o d el  r ep r esen tin g   r an d o m   m o v em en b etwe en   p o in ts ,   with   n o   tem p o r al  d e p en d e n cy ,   n o r   s p a tial  d ep en d en cy ,   n o r   g eo g r ap h ic  r estrictio n s   [ 3 9 ] .   Mo b ilit y   m o d els  s ig n if ican tly   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   TEL KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 1 6 6 - 1 1 7 6   1172   af f ec SIN R   in   L T E   n etwo r k s ,   s in ce   u s er   m o b ilit y   ca n   le ad   to   ch an g es  in   s ig n al   s tr en g th   as  m o b ile  u s er   m o v es a way   f r o m   th eN o d eB,  in ter f er en ce   lev els,  an d   c h an n el  co n d itio n s   s u ch   as p ath   lo s s   o r   f ad in g   [ 4 0 ] .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h SIN R   p lo ts   f o r   th e   KF   an d   th E KF  esti m atio n s   ar s h o wn   in   Fig u r es  1   an d   2 ,   r esp e ctiv ely .   I n   Fig u r 1 ,   th SIN R   f o r   th r an d o m   m o b ilit y   m o d el  d r o p s   b elo 1 0   d B   f o r   ap p r o x im ately   8 5 o f   th e   o b s er v atio n   p er i o d .   I n   co n tr ast,  f o r   th e   Ma n h atta n   m o b ilit y   m o d el,   t h SIN R   r em ai n s   ab o v 1 0   d B   f o r   o v er   5 0 o f   th o b s er v atio n   p e r io d .   T h is   in d icate s   th at  th KF   i s   b etter   at  esti m atin g   th SIN R   f o r   u s er s   f o llo win g   th Ma n h attan   m o b ilit y   m o d el   th an   f o r   th o s with   r an d o m   d ir ec tio n   m o b ilit y .   Fig u r 2   f u r th er   illu s tr ate  th at,   f o r   u s er s   with   r an d o m   d ir ec tio n   m o b ilit y ,   t h SIN R   ex ce e d s   1 0   d B   f o r   ar o u n d   4 5 o f   t h o b s er v atio n   p er i o d ,   with   p ea k   v alu r ea c h in g   6 0   d B .   C o n v er s ely ,   u s er s   with   th Ma n h attan   m o b ilit y   m o d e ex p er ien ce   SIN R   v alu es d r o p p in g   b elo 1 0   d B   f o r   ab o u t 7 0 % o f   th o b s er v ati o n   p er i o d .               Fig u r 1 .   SIN R   E s tim atio n s   u s in g   KF   Fig u r 2 .   SIN R   E s tim atio n   u s in g   E KF       Fo r   th Ma n h attan   m o b ilit y   m o d el,   th SIN R   est im ated   u s in g   th E KF  ar h ig h er   th an   th o s esti m ated   with   th e   KF  at  th e   e ar ly   s tag es  o f   esti m atio n .   Ho wev er ,   th is   t r en d   r ev er s es  in   t h later   s tag es.  T h is   o b s er v atio n   m ay   b d u to   n o n - lin ea r   s tar t - u p   tr an s ien ts   a n d   g r ea te r   in itial  u n ce r tain ty   at  th ea r ly   s tag e,   wh ich   th E KF  m an a g es  to   ca p tu r m o r ef f ec tiv ely .   As   th esti m atio n   p r o g r ess es,  th ch an n el  s tatis tic s   b ec o m es  m o r lin ea r ,   m ak in g   th KF  m o r s u itab le  f o r   later   s tag es.  I n   co n tr ast,  in   r an d o m   m o b ilit y   m o d el,   th m o v em e n o f   u s er s   ar u n p r ed ictab le  an d   n o n - lin ea r .   I n   th ese  s itu atio n s ,   th E KF,  wh ich ,   is   s p ec if ically   d esig n ed   to   h a n d le  n o n - lin ea r   s y s tem s ,   p r o v id es  m o r a c cu r ate  esti m ate  o f   th SIN R .   I n   s u m m ar y ,   wh ile  b o th   KF  an d   E KF  tech n iq u es  ar v alid   o p tio n s   f o r   SI NR   es tim atio n ,   th E KF  d em o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m an ce   in   L T E   n etwo r k s   ch ar ac ter ized   b y   n o n - lin ea r   d y n am ics.    T o   co n te x tu alize   th p er f o r m an ce   o f   t h im p r o v e d   C QI   esti m atio n   m eth o d ,   c o m p a r ativ an aly s is   o f   th e   s im u latio n   r esu lts   o b ta in ed   was  ca r r ie d   o u u s in g   r e ce n liter atu r f in d in g s .   Fig u r 1   s h o ws  th at   KF  esti m ates  SIN R   m o r ac cu r ate ly   in   s tr u ct u r ed   m o b ilit y   p atte r n s ,   alig n in g   with   th f in d in g s   in   [ 1 3 ] ,   wh er e   KF  d em o n s tr ated   s tr o n g   B E R   an d   NM SE  p er f o r m an ce   u n d er   s tr u ctu r ed   ch a n n el  co n d itio n s .   Ho wev er ,   it  r eq u ir es   iter ativ p r o ce s s in g   an d   p ilo d esig n .   I n   s im ilar   m an n er ,   [ 1 6 ]   r e p o r te d   im p r o v em e n ts   in   th r o u g h p u an d   a   r ed u ctio n   in   p ac k et  lo s s   with   L T E - Sim  wh en   u s in g   KF - b as ed   p r e d ictio n s ,   p a r ticu lar ly   in   co n tr o lled   o r   less   v ar iab le  m o b ilit y   s ce n ar io s ,   wh ich   alig n s   with   o u r   r esu lts   f r o m   th Ma n h attan   m o b ilit y   m o d el.   On   th o th er   h an d ,   Fig u r 2   s u p p o r ts   th f in d in g s   o f   [ 1 1 ] ,   w h ich   in d icate d   th at  th E KF  o u tp er f o r m ed   b o th   L an d   MM SE   m eth o d s   in   n o n - li n ea r   OFDM  ch an n els.  Als o ,   th r esu lts   ar co n s is ten with   [ 1 4 ] ,   h ig h lig h tin g   th E KF s u p er io r   a b ilit y   to   m an a g in t er - s y m b o l   in ter f er e n ce   a n d   n o n - lin ea r ities   co m p ar ed   to   t r a d itio n al  alg o r ith m s .   Ou r   f in d i n g s   also   alig n   with   [ 2 4 ] ,   wh er e   th au th o r s   d e m o n s tr ated   th at  E KF - b ased   esti m ato r s   m ain tain   r o b u s tn ess   in   d y n am ic   an d   u n p r e d ictab le  m o b ilit y   en v ir o n m en ts ,   s u ch   as  V2 V   a n d   I I o T   n etwo r k s .   I n   co m p ar is o n   t o   th L STM - b a s ed   C QI   p r ed icto r s   in   [ 4 ] ,   o u r   a p p r o ac h   p r o v id es  a   m o r s tr aig h tf o r war d   im p lem en tatio n   with   co m p et itiv p er f o r m an ce ,   th o u g h   less   ad ap tiv e.   Fu r th er m o r e,   th ME KF  ap p r o ac h   d escr ib ed   in   [ 1 2 ]   ac h iev ed   l o wer   B E R ,   b u t h is   ca m at  t h co s o f   s ig n if ican tly   in cr ea s ed   co m p u tatio n al   o v er h ea d .   I n   co n tr ast,   o u r   r es u lts   in d icate   th at   th e   KF  an d   E KF  s tr ik p r ac tical  b ala n ce   b etwe en   esti m atio n   ac cu r ac y   an d   co m p u tatio n al  f e asib ilit y ,   p ar ticu lar ly   u n d er   th Ma n h attan   an d   r an d o m   m o b i lity   m o d els.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         I mp r o ve d   ch a n n el  q u a lity in d i ca to r   esti ma tio n   u s in g   ex ten d e d   K a lma n   filt er in   …  ( Hila r U.   E z ea )   1173   I n   s u m m ar y ,   o u r   f in d i n g   co n t r ib u tes  to   th ex is tin g   liter atu r b y   co m p ar in g   KF  an d   E K with in   a   s in g le  ce ll  L T E - Sim   f r am ew o r k ,   ass ess ed   u n d er   s tr u ctu r e d   an d   u n s tr u ctu r e d   m o b ilit y   m o d el.   T h r esu lt   o b tain ed   co n f ir m   p r ev io u s   r e s ea r ch   in d icatin g   th at  KF  r em ain s   ef f icien f o r   s tr u ctu r e d   m o b ilit y   d u to   its   lo wer   co m p u tatio n al  c o s t.  C o n v er s ely ,   E KF  ef f ec tiv ely   m an ag es  n o n - lin ea r   s y s tem s   with   u n p r ed ictab le   m o b ilit y ,   p r o v id in g   g r ea ter   s t ab ilit y   an d   r o b u s tn ess   r eg ar d i n g   SIN R   in   s u ch   s ce n ar io s .   T h ese  co m p ar is o n s   u n d er s co r e   th at  wh ile  a d v an c ed   m ac h in e   lear n in g   o r   h y b r i d   tech n iq u es  m ay   ac h iev e   b e tter   ac cu r ac y ,   E KF   r em ain s   p r ac tical  an d   lig h tweig h s o lu tio n   f o r   r ea l - tim C QI   esti m atio n   in   L T E   n etwo r k   en v ir o n m e n ts   with   v ar y in g   m o b ilit y   d y n am ics.       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   d em o n s tr ates th at  wh ile  b o th   KF   an d   E KF  ca n   e f f ec tiv ely   esti m ate  C QI   in   L T E   n etwo r k s ,   E KF  o f f er s   s u p er i o r   r o b u s tn e s s   in   s ce n ar io s   with   u n p r ed ict ab le,   n o n - lin ea r   u s er   m o b ilit y .   Simu latio n   r esu lts   s h o th at  th E KF  ac h iev es  h ig h er   SIN R   s tab ilit y   in   r an d o m   d ir ec tio n   m o b ilit y ,   wh er e as  th KF   is   m o r e   ef f ec tiv in   s tr u ctu r ed   m o b ilit y   p atter n s ,   s u ch   as  th Ma n h attan   m o d el.   T h ese  f in d in g s   s u g g est  th at  E KF  is   p ar ticu lar ly   b e n ef icial  f o r   L T E   n etwo r k s   with   s ig n if ican v ar iatio n s   in   u s er   m o v em en t,  a s   it  ca n   b etter   ad ap t   to   d y n a m ic  ch an n el  co n d itio n s ,   im p r o v in g   th r o u g h p u t a n d   o v er all  n etwo r k   p er f o r m an ce .   Fo r   n etwo r k   o p er at o r s ,   ad o p ti n g   m o b ilit y - awa r esti m atio n   s tr ateg ies  s u ch   as  E KF  ca n   lead   to   m o r ef f icien r eso u r ce   allo ca tio n   a n d   e n h an ce d   q u ality   o f   e x p er i en ce   ( Qo E )   o n   t h p a r o f   u s e r s .   Fu tu r r esear ch   will  f o cu s   o n   o p tim izin g   E KF  esti m atio n   p ar am eter s   th r o u g h   ar tific ial  in tellig en ce   tech n iq u es  an d   ex ten d in g   th an aly s is   to   ad d itio n al   m o b ilit y   m o d els  ( Gau s s - Ma r k o v   m o b ilit y   m o d el  an d   r an d o m   way p o i n m o b ilit y   m o d el)   to   f u r th e r   v alid ate  its   ap p licab ilit y   in   d iv e r s wir ele s s   en v ir o n m e n ts ,   in clu d in g   v e h icle - to - ev er y th in g   ( V2 X)   n etwo r k s   an d   L T E - v eh icu lar   ad   h o n etwo r k   ( VANE T )   h y b r id   n etwo r k s .         F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   was  f u lly   f u n d ed   b y   th Fed er al  Go v er n m en o f   Nig er ia  th r o u g h   T E T FUND  g r an f o r   Ph . D .   s tu d ies ad m in is ter ed   b y   Fed er al  Un iv er s ity   Oy E k iti.       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Hilar y   U.   E ze                               Ma m ilu s   A.   Ah an ek u                                 Vin ce n t C.  C h ijin d u                               Ob in n M.  E ze ja                               Ud o r N.   Nwa welu                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au t h o r s   d ec lar e   th at  th e y   h av n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   i n f lu en ce   th e   wo r k   r ep o r ted   i n   th is   p ap er .   A u th o r s   also   s tate  th at  th er is   n o   co n f lict o f   i n ter est.       DATA AV AI L AB I L I T   T h d ata  th at  s u p p o r th f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av aila b le  o n   r eq u est  f r o m   th e   co r r esp o n d in g   au th o r ,   E ze a,   H.   U.   He  ca n   b co n tacte d   v ia  em ail h ilar y . ez e a@ f u o y e. ed u . n g .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   TEL KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 1 1 6 6 - 1 1 7 6   1174   RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   I .   S a l ma n ,   A .   M .   M a n s o o r ,   H .   A .   J a l a b ,   A .   Q .   M .   S a b r i ,   a n d   R .   A h med ,   A   j o i n t   e v a l u a t i o n   o f   e n e r g y - e f f i c i e n t   d o w n l i n k   sch e d u l i n g   a n d   p a r t i a l   C Q I   f e e d b a c k   f o r   LT v i d e o   t r a n s m i ss i o n ,   Wi r e l e ss  Pe rso n a l   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   9 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 8 9 - 2 1 1 ,   Ja n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 2 7 7 - 0 1 7 - 4 8 6 3 - 2.   [ 2 ]   M .   S a u t e r ,   Fr o m   G S t o   L T E - a d v a n c e d   p r o   a n d   5 G :   A n   i n t r o d u c t i o n   t o   m o b i l e   n e t w o r k a n d   m o b i l e   b ro a d b a n d .   W i l e y ,   2 0 1 7 d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / 9 7 8 1 1 1 9 3 4 6 9 1 3 .   [ 3 ]   C .   K u r n a z ,   A .   F .   K o l a ,   a n d   M .   O .   E sen a l p ,   P e r f o r m a n c e   a n a l y s i a n d   m o d e l i n g   b a se d   o n   LT E - A   f i e l d   m e a s u r e me n t s:   a   c i t y   c e n t e r   e x a m p l e ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   ( S i n g a p o r e ) ,   v o l .   1 5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 9 1 9 1 9 2 5 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 1 8 7 0 - 0 2 3 - 0 1 2 5 4 - 2.   [ 4 ]   J.  K i m   a n d   D .   S .   H a n ,   D e e p   l e a r n i n g - b a se d   c h a n n e l   q u a l i t y   i n d i c a t o r s   p r e d i c t i o n   f o r   v e h i c u l a r   c o mm u n i c a t i o n ,   I C T   E x p r e ss v o l .   9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 6 1 2 1 ,   F e b .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i c t e . 2 0 2 2 . 0 5 . 0 0 2 .   [ 5 ]   J.  W u   a n d   P .   F a n ,   A   s u r v e y   o n   h i g h   mo b i l i t y   w i r e l e ss  c o m mu n i c a t i o n s:   c h a l l e n g e s ,   o p p o r t u n i t i e a n d   s o l u t i o n s ,   I EEE  A c c e ss v o l .   4 ,   p p .   4 5 0 4 7 6 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 6 . 2 5 1 8 0 8 5 .   [ 6 ]   G .   R a j e n d e r ,   T.   A n i l k u mar,   a n d   K .   S .   R a o ,   Est i ma t i o n   a n d   p e r f o r ma n c e   -   K a l ma n   b a se d   a p p r o a c h :   A   r e v i e w ,   i n   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n   a n d   S i g n a l   Pr o c e ssi n g ,   I C C S P   2 0 1 6 ,   I EEE,   A p r .   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 4 5 1 1 5 1 d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C S P . 2 0 1 6 . 7 7 5 4 3 3 2 .   [ 7 ]   G .   P o c o v i ,   A .   A .   Essw i e ,   a n d   K .   I .   P e d e r se n ,   C h a n n e l   q u a l i t y   f e e d b a c k   e n h a n c e me n t s   f o r   a c c u r a t e   U R LL C   l i n k   a d a p t a t i o n   i n   5 G   s y st e ms,   i n   I EEE  Ve h i c u l a T e c h n o l o g y   C o n f e re n c e ,   I EEE,   M a y   2 0 2 0 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / V T C 2 0 2 0 - S p r i n g 4 8 5 9 0 . 2 0 2 0 . 9 1 2 8 9 0 9 .   [ 8 ]   M .   N .   D r a k s h a y i n i   a n d   M .   R .   K o u n t e ,   A   r e v i e w   o f   w i r e l e ss   c h a n n e l   e st i ma t i o n   t e c h n i q u e s:   c h a l l e n g e s   a n d   so l u t i o n s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   W i re l e ss   a n d   Mo b i l e   C o m p u t i n g ,   v o l .   2 3 ,   n o .   2 ,   p .   1 9 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 5 0 4 / i j w m c . 2 0 2 2 . 1 0 0 5 1 2 6 5 .   [ 9 ]   M .   Zh a n g ,   K .   Li ,   B .   H u ,   a n d   C .   M e n g ,   C o m p a r i so n   o f   K a l m a n   f i l t e r s   f o r   i n e r t i a l   i n t e g r a t e d   n a v i g a t i o n ,   S e n s o rs  ( S w i t zerl a n d ) v o l .   1 9 ,   n o .   6 ,   p .   1 4 2 6 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s1 9 0 6 1 4 2 6 .   [ 1 0 ]   D .   S .   R a o   a n d   G .   N a i d u ,   S N R   e st i mat i o n   a l g o r i t h m   f o r   O F D M   s y st e ms ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Em e r g i n g   T e c h n o l o g i e s   i n   En g i n e e ri n g   Re s e a rc h   ( I J ETE R) ,   v o l .   4 ,   n o .   6 ,   p p .   6 5 6 9 ,   2 0 1 6 .   [ 1 1 ]   S .   O .   A .   Li n g ,   S N R   e s t i m a t i o n   u s i n g   e x t e n d e d   K a l ma n   f i l t e r   t e c h n i q u e   f o r   o r t h o g o n a l   f r e q u e n c y   d i v i s i o n   mu l t i p l e x i n g   ( O F D M )   s y st e m,   n o .   J u l y .   U n i v e r s i t i   T u n   H u s sei n   O n n   M a l a y s i a ,   p .   2 4 ,   2 0 1 2 .   [ 1 2 ]   J.  K a p i l ,   G .   S a h ,   S .   A i c h ,   H .   C .   K i m ,   a n d   P .   M .   P r a d h a n ,   3 G P P   LTE  d o w n l i n k   c h a n n e l   e st i ma t i o n   i n   h i g h - mo b i l i t y   e n v i r o n m e n t   u si n g   mo d i f i e d   e x t e n d e d   K a l ma n   f i l t e r ,   i n   I EE Re g i o n   1 0   A n n u a l   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e ,   Pr o c e e d i n g s/ T E N C O N ,   I EEE,   O c t .   2 0 1 8 ,   p p .   1 0 1 5 1 0 2 0 d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T EN C O N . 2 0 1 8 . 8 6 5 0 3 2 9 .   [ 1 3 ]   R .   Ta n g ,   X .   Z h o u ,   a n d   C .   W a n g ,   K a l ma n   f i l t e r   c h a n n e l   e s t i mat i o n   i n   2   ×   2   a n d   4   ×   4   S T B C   M I M O - O F D M   sy st e ms,   I EE E   Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 8 9 0 8 9 1 8 9 1 0 5 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 3 0 2 7 3 7 7 .   [ 1 4 ]   K .   V .   S .   S .   K u m a r   a n d   B .   L.   M a l l e sw a r i ,   C h a n n e l   e s t i m a t i o n   u si n g   e x t e n d e d   k a l m a n   f i l t e r   w i t h   sl i c e d   mu l t i   m o d u l u b l i n d   e q u a l i z a t i o n   a l g o r i t h m   ( S M M A ) ,   J o u rn a l   o f   T h e o re t i c a l   a n d   A p p l i e d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y ,   v o l .   9 0 ,   n o .   2 ,   p p .   2 2 8 2 3 5 ,   2 0 1 6 .   [ 1 5 ]   S .   F .   S u l t h a n a   a n d   R .   N a k k e e r a n ,   D e v e l o p m e n t   a n d   a n a l y s i o f   d o w n l i n k   sch e d u l i n g   a l g o r i t h i n   LT sy s t e m   w i t h   i m p e r f e c t   c h a n n e l   q u a l i t y   i n d i c a t o r ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   I n t e l l i g e n c e   P a ra d i g m s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 ,   p .   7 9 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 5 0 4 / I JA I P . 2 0 2 1 . 1 1 2 0 2 3 .   [ 1 6 ]   M .   J.   T e i x e i r a   a n d   V .   S .   Ti m o t e o ,   U si n g   a   K a l ma n   f i l t e r   t o   i mp r o v e   sc h e d u l e r s   p e r f o r m a n c e   i n   m o b i l e   n e t w o r k s,”   i n   2 0 1 9   1 5 t h   I n t e r n a t i o n a l   W i re l e ss   C o m m u n i c a t i o n a n d   Mo b i l e   C o m p u t i n g   C o n f e r e n c e ,   I WC MC   2 0 1 9 ,   I EEE,   J u n .   2 0 1 9 ,   p p .   8 5 3 8 5 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I W C M C . 2 0 1 9 . 8 7 6 6 6 1 0 .   [ 1 7 ]   M .   B i sw a s,  A .   C h a k r a b o r t y ,   a n d   B .   P a l i t ,   A   K a l ma n   f i l t e r   b a s e d   l o w   c o m p l e x i t y   t h r o u g h p u t   p r e d i c t i o n   a l g o r i t h f o r   5 G   c e l l u l a r   n e t w o r k s,”   I EEE  T r a n sa c t i o n o n   V e h i c u l a T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 3 ,   n o .   5 ,   p p .   7 0 8 9 7 1 0 1 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV T . 2 0 2 3 . 3 3 3 9 6 4 9 .   [ 1 8 ]   V .   S .   T i m ó t e o ,   M .   Te i x e i r a ,   a n d   A .   S o u s a ,   T i me  S e r i e a n a l y si i n   m o b i l e   c o mm u n i c a t i o n s y s t e ms ,   I N FO C O MP   J o u r n a l   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   2 4 ,   n o .   1 ,   2 0 2 5 .   [ 1 9 ]   W .   Ji a n g   a n d   H .   D i .   S c h o t t e n ,   A   c o mp a r i so n   o f   w i r e l e ss   c h a n n e l   p r e d i c t o r s:   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   v e r s u K a l m a n   f i l t e r ,   i n   I EE E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   I EEE,   M a y   2 0 1 9 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C . 2 0 1 9 . 8 7 6 1 3 0 8 .   [ 2 0 ]   J.  Q u ,   F .   L i u ,   Y .   M a ,   a n d   J .   F a n ,   T e mp o r a l - sp a t i a l   c o l l a b o r a t i v e   p r e d i c t i o n   f o r   LTE - c o mm u n i c a t i o n   q u a l i t y   b a s e d   o n   d e e p   l e a r n i n g ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   9 4 8 1 7 9 4 8 3 2 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 9 5 4 7 8 .   [ 2 1 ]   G .   B a r t o l i   a n d   D .   M a r a b i ss i ,   C Q I   p r e d i c t i o n   t h r o u g h   r e c u r r e n t   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   U A V   c o n t r o l   i n f o r m a t i o n   e x c h a n g e   u n d e r   U R LLC   r e g i m e ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   Ve h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 1 ,   n o .   5 ,   p p .   5 1 0 1 5 1 1 0 ,   M a y   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV T . 2 0 2 2 . 3 1 5 2 4 0 8 .   [ 2 2 ]   K .   K .   C w a l i n a ,   P .   R a j c h o w s k i ,   A .   O l e j n i c z a k ,   O .   B ł a sz k i e w i c z ,   a n d   R .   B u r c z y k ,   C h a n n e l   st a t e   e st i ma t i o n   i n   l t e - b a se d   h e t e r o g e n o u n e t w o r k s   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g ,   S e n s o rs ,   v o l .   2 1 ,   n o .   2 2 ,   p .   7 7 1 6 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 1 2 2 7 7 1 6 .   [ 2 3 ]   N .   D i o u f ,   M .   N d o n g ,   D .   D i o p ,   K .   T a l l a ,   M .   S a r r ,   a n d   A .   C .   B e y e ,   C h a n n e l   q u a l i t y   p r e d i c t i o n   i n   5 G   LTE  s mal l   c e l l   m o b i l e   n e t w o r k   u si n g   d e e p   l e a r n i n g ,   i n   2 0 2 2   9 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   S o f t   C o m p u t i n g   a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   I S C MI   2 0 2 2 I EEE,   N o v .   2 0 2 2 ,   p p .   1 5 20 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S C M I 5 6 5 3 2 . 2 0 2 2 . 1 0 0 6 8 4 8 7 .   [ 2 4 ]   Y .   Li a o ,   X .   S h e n ,   G .   S u n ,   X .   D a i ,   a n d   S .   W a n ,   E K F / U K F - b a se d   c h a n n e l   e st i ma t i o n   f o r   r o b u s t   a n d   r e l i a b l e   c o mm u n i c a t i o n s   i n   V 2 V   a n d   I I o T,   E u r a si p   J o u rn a l   o n   Wi rel e ss  C o m m u n i c a t i o n a n d   N e t w o rk i n g ,   v o l .   2 0 1 9 ,   n o .   1 ,   p .   1 4 4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s 1 3 6 3 8 - 0 1 9 - 1 4 2 4 - 2.   [ 2 5 ]   P .   G a u t a m ,   R .   S .   B .   A .   G ,   P .   B a r a c c a ,   C .   B o c k e l ma n n ,   T.   W i l d ,   a n d   A .   D e k o r sy ,   C Q I - b a sed   i n t e r f e r e n c e   p r e d i c t i o n   f o r   l i n k   a d a p t a t i o n   i n   i n d u st r i a l   su b - n e t w o r k s ,   Ju l .   2 0 2 5 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s/ 2 5 0 7 . 1 4 1 6 9   [ 2 6 ]   M .   S o sz k a ,   F a d i n g   c h a n n e l   p r e d i c t i o n   f o r   5 G   a n d   6 G   mo b i l e   c o mm u n i c a t i o n   s y s t e ms ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c t r o n i c a n d   T e l e c o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 5 3 1 6 0 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 4 4 2 5 / i j e t . 2 0 2 2 . 1 3 9 8 6 3 .   [ 2 7 ]   C .   H u a n g ,   L .   L i u ,   C .   Y u e n ,   a n d   S .   S u n ,   I t e r a t i v e   c h a n n e l   e s t i m a t i o n   u si n g   LSE  a n d   sp a r se  m e ssa g e   p a ssi n g   f o r   m mW a v e   M I M O   s y st e ms,   I EE T r a n s a c t i o n o n   S i g n a l   Pro c e ss i n g ,   v o l .   6 7 ,   n o .   1 ,   p p .   2 4 5 2 4 9 ,   Ja n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TSP . 2 0 1 8 . 2 8 7 9 6 2 0 .   [ 2 8 ]   L.   W e i ,   C .   H u a n g ,   G .   C .   A l e x a n d r o p o u l o s,  C .   Y u e n ,   Z.   Z h a n g ,   a n d   M .   D e b b a h ,   C h a n n e l   e s t i m a t i o n   f o r   R I S - e mp o w e r e d   m u l t i - u ser  M I S O   w i r e l e ss  c o m mu n i c a t i o n s ,   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 9 ,   n o .   6 ,   p p .   4 1 4 4 4 1 5 7 ,   Ju n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C O M M . 2 0 2 1 . 3 0 6 3 2 3 6 .   [ 2 9 ]   I .   S e r u n i n ,   A .   P u d e e v ,   J .   Y .   H w a n g ,   S .   W .   Le e ,   a n d   A .   M a l t se v ,   A n   o v e r v i e w   a n d   p e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   C Q I   re p o r t i n g   i n   5 G   N R   s i d e l i n k ,   i n   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I C T   C o n v e r g e n c e ,   I EEE,   O c t .   2 0 2 2 ,   p p .   3 4 39 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C TC 5 5 1 9 6 . 2 0 2 2 . 9 9 5 2 6 0 5 .   [ 3 0 ]   C .   K .   C h u i   a n d   G .   C h e n ,   K a l ma n   f i l t e r :   A n   e l e m e n t a r y   a p p r o a c h ,   i n   K a l m a n   Fi l t e r i n g :   w i t h   Re a l - T i m e   A p p l i c a t i o n s ,   S p r i n g e r ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         I mp r o ve d   ch a n n el  q u a lity in d i ca to r   esti ma tio n   u s in g   ex ten d e d   K a lma n   filt er in   …  ( Hila r U.   E z ea )   1175   2 0 1 7 ,   p p .   1 9 3 1 .   [ 3 1 ]   M .   Z i v k o v i c   a n d   R .   M a t h a r ,   P r e a m b l e - b a s e d   S N R   e st i ma t i o n   i n   f r e q u e n c y   se l e c t i v e   c h a n n e l s   f o r   w i r e l e s O F D M   s y s t e ms ,   i n   I EEE  V e h i c u l a r T e c h n o l o g y   C o n f e r e n c e ,   I EEE,   A p r .   2 0 0 9 ,   p p .   1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / V E TEC S . 2 0 0 9 . 5 0 7 3 8 1 3 .   [ 3 2 ]   H .   S o n g   a n d   S .   H u ,   O p e n   p r o b l e ms   i n   a p p l i c a t i o n o f   t h e   K a l ma n   f i l t e r i n g   a l g o r i t h m,   i n   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   2 0 1 9   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   M a t h e m a t i c s ,   Bi g   D a t a   An a l y s i a n d   S i m u l a t i o n   a n d   M o d e l l i n g   ( MB D A S M   2 0 1 9 ) ,   P a r i s ,   F r a n c e :   A t l a n t i s   P r e ss ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 2 9 9 1 / m b d a sm - 1 9 . 2 0 1 9 . 4 3 .   [ 3 3 ]   M .   S .   G r e w a l   a n d   A .   P .   A n d r e w s,   K a l m a n   f i l t e ri n g :   T h e o r y   a n d   p r a c t i c e   w i t h   MA T L AB® :   Fo u r t h   e d i t i o n ,   v o l .   9 7 8 1 1 1 8 8 5 1 .   W i l e y ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / 9 7 8 1 1 1 8 9 8 4 9 8 7 .   [ 3 4 ]   H .   M u s o f f   a n d   P .   Z a r c h a n ,   F u n d a m e n t a l o f   K a l m a n   f i l t e ri n g :   p r a c t i c a l   a p p r o a c h t h i r d   e d i t i o n .   R e st o n   , V A :   A mer i c a n   I n st i t u t e   o f   A e r o n a u t i c s   a n d   A st r o n a u t i c s,   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 2 5 1 4 / 4 . 8 6 7 2 0 0 .   [ 3 5 ]   S .   H .   L e e ,   I .   K .   L i m,  a n d   J.  K .   Le e ,   M e t h o d   f o r   i mp r o v i n g   i n d o o r   p o s i t i o n i n g   a c c u r a c y   u si n g   e x t e n d e d   K a l m a n   f i l t e r ,   M o b i l e   I n f o rm a t i o n   S y st e m s ,   v o l .   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 5 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 6 / 2 3 6 9 1 0 3 .   [ 3 6 ]   Y .   L i a o ,   G .   S u n ,   Z.   C a i ,   X .   S h e n ,   a n d   Z .   H u a n g ,   N o n l i n e a r   K a l ma n   f i l t e r - b a se d   r o b u s t   c h a n n e l   e s t i m a t i o n   f o r   h i g h   m o b i l i t O F D M   s y s t e ms ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   I n t e l l i g e n t   T r a n sp o r t a t i o n   S y st e m s ,   v o l .   2 2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   7 2 1 9 7 2 3 1 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI TS.2 0 2 0 . 3 0 0 4 5 8 7 .   [ 3 7 ]   X .   D a i ,   W .   Z h a n g ,   J .   X u ,   J.  E.   M i t c h e l l ,   a n d   Y .   Y a n g ,   K a l m a n   i n t e r p o l a t i o n   f i l t e r   f o r   c h a n n e l   e s t i m a t i o n   o f   LTE  d o w n l i n k   i n   h i g h - m o b i l i t y   e n v i r o n me n t s ,   E u r a si p   J o u rn a l   o n   W i re l e ss C o m m u n i c a t i o n a n d   N e t w o rk i n g ,   v o l .   2 0 1 2 ,   n o .   1 ,   p .   2 3 2 ,   D e c .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / 1 6 8 7 - 1 4 9 9 - 2 0 1 2 - 2 3 2 .   [ 3 8 ]   O .   A .   D o u r a d o ,   A .   D .   D .   N e t o ,   a n d   P .   J .   A l si n a ,   S t a t e   s p a c e   e st i ma t o r   f o r   p l u n g e r   l i f t ,   J o u rn a l   o f   Pe t r o l e u m   S c i e n c e   a n d   En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 6 1 ,   p p .   1 4 7 1 5 7 ,   F e b .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p e t r o l . 2 0 1 7 . 1 1 . 0 2 5 .   [ 3 9 ]   S .   K .   R a y ,   N .   Z.   J h a n j h i ,   a n d   A .   H o ss a i n ,   A   r e l i a b l e   t a r g e t   e v o l v e d   n o d e   B   se l e c t i o n   sc h e me  i n   LTE - a d v a n c e d   h a n d o v e r ,   a rXi v   p re p ri n t ,   p p .   1 3 2 ,   M a y   2 0 2 4 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s / 2 4 0 5 . 1 3 8 2 7   [ 4 0 ]   J.   P a r i k h   a n d   A .   B a s u ,   Ef f e c t   o f   mo b i l i t y   o n   S I N R   i n   l o n g   t e r e v o l u t i o n   sy s t e ms ,   I C T AC T   J o u r n a l   o n   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 3 9 1 2 4 4 ,   M a r .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 2 1 9 1 7 / i j c t . 2 0 1 6 . 0 1 8 2 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       H il a r y   U .   Ez e a           o b tain e d   h is   B . En g .   i n   E lec tri c a a n d   El e c tro n ic E n g i n e e rin g   fro m   Nn a m d Az ik iwe   Un iv e rsity ,   Aw k a ,   An a m b ra   S tate ,   Nig e ria  a n d   M . En g .   (Co m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g )   fr o m   Un iv e rsity   o Nig e ria,  Ns u k k a .   He   is   a   P h . D .   S t u d e n t   o C o m m u n ica ti o n   in   El e c tro n ic  a n d   C o m p u ter   En g in e e rin g   De p a rtme n t,   Un i v e rsity   o Nig e ria  Ns u k k a .   He   is  a ls o   a n   a c a d e m ic  sta ff  in   th e   De p a rtme n o El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g ,   F e d e ra l   Un iv e rsity   Oy e - Ek i ti ,   Ni g e ria.  H e   is  a   m e m b e o IEE a n d   IEE Co m m u n ica ti o n   S o c iety ,   with   re se a rc h   in tere sts  in   m o d e ll i n g   o wire les c o m m u n i c a ti o n   n e two r k s,  se c u r it y   e n g in e e rin g ,   re n e wa b le  e n e rg y ,   WS N,   Io a n d   V2 X.   He   h a s   q u it e   a   g o o d   n u m b e r   o f   p u b li c a ti o n s in   re p u ta b le j o u rn a ls.   He   c a n   b e   c o n tac ted   at   e m a il h il a ry . e z e a @fu o y e . e d u . n g .         Ma m i lu A.   Aha n e k u           re c e iv e d   h is  B . En g .   ( El e c tri c a a n d   El e c tro n ic   En g i n e e rin g )   a n d   M . S c .   (Co m m u n ica ti o n En g in e e rin g fr o m   F e d e ra Un i v e rsity   o f   Tec h n o l o g y   Ow e rri,   Im o   S tat e ,   Nig e ria.  He   o b tain e d   h is  P h . D .   i n   Co m m u n ica ti o n s   En g i n e e rin g   fro m   U n iv e rsit y   o Nig e ria,   Ns u k k a   i n   2 0 1 5 .   He   is  a   P r o fe ss o o f   Co m m u n ica ti o n E n g i n e e rin g ,   U n iv e rsit y   o Ni g e ria  Ns u k k a ,   En u g u   S tate ,   Nig e ria.   He   h a s   su c c e ss fu ll y   su p e rv ise d   m a n y   P h . D .   a n d   M a ste rs  S tu d e n ts.   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e :   wire les c o m m u n ica ti o n ,   re n e wa b le  e n e rg y ,   m icro wa v e sy ste m ,   ra d io   fre q u e n c y   d e sig n   a n d   in tern e o f   th i n g s   (Io T)   a n d   im a g e   p r o c e ss in g .   He   is  a   m e m b e o Ni g e rian   S o c iet y   o f   En g i n e e rs  a n d   Nig e rian   In st it u te   o El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g i n e e rs.  He   h a p u b li sh e d   o v e r   5 0   p a p e rs   in   re p u tab le,   h ig h   im p a c jo u rn a ls.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   m a m il u s.a h a n e k u @u n n . e d u . n g .         Vin c e n C.  Chi jin d u           o b tain e d   h is  B. En g .   (E lec tri c a a n d   El e c tr o n ic  E n g i n e e rin g a n d   M . E n g .   (Co m p u ter  S c ien c e   a n d   En g in e e ri n g )   fro m   A n a m b ra   S tate   Un iv e rsity   o f   Tec h n o l o g y   E n u g u   a n d   E n u g u   S tate   Un iv e rsity   o S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   re sp e c ti v e l y .   He   o b tai n e d   h is   P h . D .   in   Co m p u t e En g in e e rin g   fro m   N n a m d i   Az ik iwe   Un i v e rsity ,   Aw k a ,   An a m b ra   S tate ,   Nig e ria  i n   2 0 1 6 .   He   is  a n   As so c iate   P ro fe ss o r   o C o m p u ter  En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o Ni g e ria  Ns u k k a ,   En u g u   S tate ,   Nig e ria.  He   h a su c c e ss fu ll y   su p e rv ise d   a n d   g ra d u a ted   3   P h . D .   a n d   7   M a ste rs  S tu d e n ts,  w h il e   c u r re n tl y   su p e rv i sin g   a   h a n d fu o st u d e n ts   a t   b o t h   t h e   M a ste rs  a n d   P h . D .   lev e ls.  His  re se a rc h   i n tere sts  i n c lu d e d i g it a l   ima g e   p ro c e ss in g ,   m a c h in e   lea rn in g   a n d   a rti ficia in telli g e n c e ,   re n e wa b le  e n e rg y   sy st e m a n d   m a teria ls,  wire l e ss   se n so n e tw o rk a n d   sy ste m s .   He   re c e iv e d   th e   Ce rti f ica te  o f   M e rit   a wa rd   a th e   Be st   G ra d u a ti n g   S t u d e n t   in   t h e   De p a rt m e n o El e c tri c a a n d   E lec tro n ic  En g i n e e rin g ,   An a m b ra   S tate   Un iv e rsity   o f   Tec h n o l o g y   i n   1 9 8 8 .   He   is   a   m e m b e o f   Nig e rian   S o c iety   o f   En g in e e rs,  I EE E   Nig e ria  S e c ti o n ,   a n d   Ni g e ria  Co m p u ter  S o c iety   (NCS ).   He   h a o v e 4 5   j o u r n a p u b li c a ti o n s   a n d   o n e   p a ten te d   w o rk   t o   h is  c re d i t.   He   c a n   b e   c o n tac ted   at   e m a il :   v in c e n t. c h ij i n d u @u n n . e d u . n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.