Araştırma Makalesi

Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems

Cilt: 41 Sayı: 3 31 Aralık 2025
PDF İndir
TR EN

Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems

Öz

This study presents an innovative channel estimation methodology for 5G wireless communication systems utilizing the Red-Tailed Hawk Optimization (RTHO) algorithm. The proposed RTHO-based Channel Estimation (RTHO-CE) approach accurately estimates wireless channels in dynamic environments without requiring prior statistical knowledge, training datasets, or stable channel statistics by minimizing Bit Error Rate (BER) and Mean Square Error (MSE). The algorithm improves pilot-based Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems performance under frequency-selective fading channels through comprehensive evaluation across pilot densities (1/3, 1/6, 1/9, 1/12) and modulation schemes (16QAM, 64QAM, 256QAM, QPSK), comparing BER and MSE metrics against Least Squares (LS) and Minimum Mean Square Error (MMSE) methodologies. Simulation results on 5G New Radio TDL-300 channel models reveal that RTHO-CE achieves BER performance with 22.7% degradation from MMSE optimality while providing 22.1% improvement over LS at 20 dB SNR with QPSK modulation and 1/6 pilot density. The proposed algorithm sustains reliable performance across different pilot densities, showing only a 17% reduction when the pilot ratio decreases from 1/3 to 1/12. Under challenging high-mobility TDL-D300 scenarios, RTHO-CE demonstrates stronger adaptability, surpassing MMSE by 22.3% and delivering a 93.45% improvement compared to LS. These results highlight its potential as an effective channel estimation method for 5G systems, especially in cases where prior channel statistics are not available.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Farhang-Boroujeny, B., Moradi, H. 2016. OFDM inspired waveforms for 5G. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(4), 2474-2492.
  2. Coleri, S., Ergen, M., Puri, A., Bahai, A. 2002. Channel estimation techniques based on pilot arrangement in OFDM systems. IEEE Transactions on broadcasting, 48(3), 223-229.
  3. Saraereh, O. A., Khan, I., Alsafasfeh, Q., Alemaishat, S., Kim, S. 2019. Low-complexity channel estimation in 5G massive MIMO-OFDM systems. Symmetry, 11(5), 713.
  4. Morelli, M., Mengali, U. 2001. A comparison of pilot-aided channel estimation methods for OFDM systems. IEEE Transactions on signal processing, 49(12), 3065-3073.
  5. Wu, Q., Zhou, X., Wang, C., Qin, Z. 2022. Channel estimation based on superimposed pilot and weighted averaging. Sci Rep, 12, 10293.
  6. Kewen, L., Ke, X. 2010. Research of MMSE and LS channel estimation in OFDM systems, In The 2nd International Conference on Information Science and Engineering, Hangzhou, China, 4-6 December, 2308-2311.
  7. Bagadi, K., Abrao, T., Benedetto, F. A. 2023. Novel Machine Learning Approach for Intelligent Spectrum Management in Cognitive Radio Networks, in IEEE Networking Letters, 5(4), 232-236.
  8. Zhang, J., Chen, S., Mu, X., Hanzo, L. 2013. Evolutionary-algorithm-assisted joint channel estimation and turbo multiuser detection/decoding for OFDM/SDMA. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 63(3), 1204-1222.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Mühendislik Elektromanyetiği, Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Aralık 2025

Gönderilme Tarihi

23 Eylül 2025

Kabul Tarihi

27 Ekim 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 41 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Tokur Bozkurt, Y. (2025). Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 41(3), 905-917. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1789583
AMA
1.Tokur Bozkurt Y. Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2025;41(3):905-917. doi:10.65520/erciyesfen.1789583
Chicago
Tokur Bozkurt, Yüksel. 2025. “Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 41 (3): 905-17. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1789583.
EndNote
Tokur Bozkurt Y (01 Aralık 2025) Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 41 3 905–917.
IEEE
[1]Y. Tokur Bozkurt, “Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 41, sy 3, ss. 905–917, Ara. 2025, doi: 10.65520/erciyesfen.1789583.
ISNAD
Tokur Bozkurt, Yüksel. “Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 41/3 (01 Aralık 2025): 905-917. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1789583.
JAMA
1.Tokur Bozkurt Y. Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2025;41:905–917.
MLA
Tokur Bozkurt, Yüksel. “Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 41, sy 3, Aralık 2025, ss. 905-17, doi:10.65520/erciyesfen.1789583.
Vancouver
1.Yüksel Tokur Bozkurt. Red-Tailed Hawk Algorithm for Efficient Channel Estimation in OFDM Systems. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 01 Aralık 2025;41(3):905-17. doi:10.65520/erciyesfen.1789583

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.