Abstract
An efficient symbol time synchronization scheme for IEEE 802.11n MIMO-OFDM based WLAN systems using cyclic shift diversity (CSD) preamble is proposed. CSD is used to prevent unintentional beamforming when the same preamble signal is transmitted through transmit antennas. However, it is difficult to find a proper starting-point of the OFDM symbol with the conventional algorithms because of time offset by multi-peaks which are result from cross-correlation of received CSD preamble with a known short training symbol. In addition, the performance of symbol time sync. is affected by AGC and packet detection position. In this paper, an optimal symbol time synch. algorithm which is composed of the boundary detection scheme between LTS and OFDM symbols, the verification scheme for enhancement of boundary detection accuracy, and the SNR-varying threshold estimation scheme is proposed. Simulation result show that the proposed algorithm has performance gains of 4.3dB in SNR compared to the conventional algorithms at the rate of 1% sync. failure probability for $2{\times}2$ MIMO-OFDM system and 18dB at 0.1% when maximum frequency offset exists. It also can be applied to $4{\times}4$ MIMO-OFDM system without any modification. Hence, it is very suitable for MIMO-OFDM WLAN systems using CSD preamble.
본 논문에서는 cyclic shift diversity(CSD)가 적용된 프리앰블을 이용하는 MIMO-OFDM 기반의 IEEE 802.11n 무선랜 시스템을 위한 효율적인 심볼 동기 알고리즘을 제안한다. IEEE 802.11n 시스템에서는 다수개의 전송안테나를 통해 같은 프리앰블이 전송될 때 의도하지 않은 빔형성이 생성되는 것을 방지하고 송신안테나 다이버시티 이득을 얻기 위해 프리앰블에 CSD를 적용한다. 그런데, 이것은 수신단의 CSD 프리앰블의 cross-correlation 결과에서 다수개의 peak 값을 발생시키기 때문에, cross-correlation 방식을 이용하여 하나의 peak 위치를 검출한 후 심볼 동기를 수행하는 기존의 알고리즘을 이용할 경우 심볼 동기 오류가 발생되고, 패킷 검출과 AGC 완료 시점에 따라 심볼 동기의 성능이 좌우되는 문제를 발생시킨다. 따라서 본 논문에서는 CSD 프리앰블의 cross-correlation 특성, 패킷 검출과 AGC 완료 시점을 고려하여 LTS와 OFDM 심볼간의 경계 구역을 검출하는 기법과 신호 검출 시 임계점을 초과하는 지점의 정확도를 향상시킬 수 있는 재결정 모드 기법, 그리고 SNR별로 최적의 임계값을 적용할 수 있는 가변 임계값 기법 등으로 구성된 새로운 심볼 동기 알고리즘을 제안한다 제안하는 방식은 최대 주파수 오차가 존재하는 환경에서도 기존 방식에 비해 동기 실패율이 1%인 경우에는 4.3dB, 동기 실패율이 0.1%인 경우에는 18dB의 성능 향상을 이루는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로, 제안하는 방식은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템에 적합할 뿐만 아니라, CSD 프리앰블이 적용된 MIMO-OFDM 기반의 시스템에 확대 응용이 가능할 것으로 판단된다.
