IEEE 802.11a 무선 LAN OFDM 시스템을 위한 시간 동기 처리 방법을 연구한다. 먼저 연속되는 두 개의 윈도우 내에 존재하는 OFDM 수신 신호의 에너지를 계속 측정하여 비교함으로서 신호의 시작 시간을 검출한다. 이어서 짧은 훈련 신호와 수신된 신호간의 상관성을 측정하는 방법으로 정확한 OFDM 심볼 동기가 수행된다. 훈련 신호와 수신 신호 간의 상관값에 대한 분산과 평균값을 구하고, 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 결과 값과 비교한다.
본 논문은 IEEE802.15.3a Alt-PHY로 표준화중인 MB-OFDM WB(Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra Wide Band) 시스템 수신기 설계 방안을 제시하고 링크 마진(link margin) 설계를 위해 4 병렬 구조에 의한 구현 손실을 정량적으로 분석하는 것이다. 먼저 MB-OFDM UWB 시스템의 전송 방식을 설명하고, 동기 구조를 완전한 디지털 방식으로 설계하기 위해 반송 주파수 옵셋(carrier frequency offset)과 샘플링 클락옵셋(sampling clock offset)이 MB-OFDM UWB 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 그리고 이러한 반송 주파수 옵셋과 샘플링 클락 옵셋을 추정하고 보상하기 위한 알고리즘과 VLSI 구현을 위하여 MB-OFDM UWB 시스템의 패킷 전송 구조를 이용한 4 병렬 동기 구조를 제시하였다. 본 논문에서 제시한 시스템 동기를 위한 수신 구조와 단순화된 4 병렬 구조에 의한 구현 손실 값은 UWB-OFDM 시스템 규격에서 제시한 최대 허용 가능한 반송 주파수 옵셋 및 샘플링 클락 옵셋에서 최대 3.08 dB로 시뮬레이션을 통해 분석되었다.
It is well known that an OFDM receiver is vulnerable to synchronization errors. Despite fine estimations used in the initial acquisition, there are still residual synchronization errors. Though these errors are very small, they severely degrade the bit error rate (BER) performance. In this paper, we propose a residual error elimination scheme for the digital OFDM baseband receiver aiming to improve the overall BER performance. Three improvements on existing schemes are made: a pilot-aided recursive algorithm for joint estimation of the residual carrier frequency and sampling time offsets; a delay-based timing error correction technique, which smoothly adjusts the incoming data stream without resampling disturbance; and a decision-directed channel gain update algorithm based on recursive least-squares criterion, which offers faster convergence and smaller error than the least-mean-squares algorithms. Simulation results show that the proposed scheme works well in the multipath channel, and its performance is close to that of an OFDM system with perfect synchronization parameters.
본 논문에서는 보간 방식을 사용하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에 적합한 새로운 심볼 시간동기 처리 방법을 제시한다. 제안된 방법은 다음과 같은 과정을 거친다 먼저, 수신되는 포락선 신호의 평균 전력을 연속적으로 측정함으로서, 대략적인 심볼 시간동기 절차를 수행한다. 이 절차에 의해, 동기 가능여부에 대한 판정을 한다. 만약 동기가 가능하다고 판단되는 경우, 이어서, 짧은 길이의 훈련신호와 수신된 포락선신호간의 상관성을 측정하는 방범을 사용하여, 정확한 심볼 동기 과정을 수행하도록 한다. 마지막으로, 긴 훈련 신호를 사용한 주파수 동기절차를 수행하도록 하는데, 이 것은 심볼 시간 동기 과정에서 발생되는 미세한 심볼 동기 오차에 의한 성상도의 회전 효과를 교정할 수 있도록 하기 위함이다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안된 동기방법이 주파수 선택적 페이딩 채 널 하에서도 우수한 동기특성을 제공함을 알 수 있다.
본 논문에서는 OFDM 기반의 셀룰러 시스템의 하향 링크를 위해 동기화 프리앰블 및 셀 탐색 프리앰블을 포함한 프리앰블 구조를 제안하고, 프리앰블을 이용한 효과적인 하향 링크 동기화 및 셀 탐색 기법을 제안한다. 동기화 과정은 연속적 또는 주기적으로 전송되는 하향 링크 신호를 이용한 초기 심볼 타이밍 추정과 동기화 프리앰블을 이용한 프레임 동기, 시간 및 주파수 동기의 수행 과정으로 이루어지며, 셀 탐색은 셀 탐색 프리앰블을 이용하여 이루어진다. 각각의 동기화와 셀 탐색 과정의 성능을 분석하구 컴퓨터 모의 실험을 통하여 성능 분석 결과를 확인한다. 모의 실험을 통하여 제안된 프리앰블을 이용한 동기화와 셀 탐색 알고리즘은 열악한 셀룰러 환경에서도 강건한 성능을 보임을 확인한다.
본 논문에서는 동기를 위한 별도의 정보를 송신하지 않는 OFDM 시스템에서 순수데이타만으로 동기를 취하는 알고리즘을 제안하고, OFDM 수신기의 동기회로를 설계, DSP 칩을 사용하여 하드웨어로 구현하였다. 수신시 DFT 구간의 불일치가 잡음에 의한 신호점의 퍼짐과 같이 신호점의 퍼짐으로 나타남에 따라 퍼짐의 정도로 블록의 초기동기를 이루고 이 정보로부터 보호구간을 제거한 데이터를 이용 early-late 회로를 구성하여 블록의 동기 추적을 하도록 하였고, DSP 침 TMS320C30을 사용하여 1200bps 데이터를 복원하는 복조기를 제작하여 알고리즘의 타당성을 입증하였다. 제작된 보드의 클럭은 30MHz로 한개의 샘플 구간동안 2회의 128차 복소수 FFT를 수행하여 매 샘플마다 DFT 구간의 불일치에 의한 신호점의 퍼짐을 계산하고 대부분의 일을 소프트웨어로 처리하여 수신기의 하드웨어를 간단히 할 수있다.
이 논문은 DVB-H수신기의 전력소모를 줄이면서도 채널에 강건한 새로운 동기 방법을 제안하였다. DVB-H시스템에서는 수신기의 전력소모를 줄이기 위하여 Time-Slicing방법을 사용하는데 버스트 시간이 짧을수록 수신기의 유효동작시간이 줄어들게 되어 전력소모가 감소된다. 수신기의 유효동작시간에는 버스트를 동기화하기 위한 시간이 포함되므로 이 동기화시간을 줄이면 DVB-H수신기의 전력소모를 줄일 수 있다. DVB-T에서는 채널추정에 사용되는 분산파일럿의 동기화를 위해 프레임동기화를 이용하기 때문에 68 OFDM심볼시간이 걸렸으나 이 논문에서는 참조 OFDM심볼 네 개를 수신기에서 따로 저장하고 현재 입력되는 OFDM심볼과의 상관계수값을 구하여 높은 강건성을 유지하면서도 분산파일럿 동기화에 1 OFDM심볼시간만 소요되는 새로운 방식을 제안하였다. 제안방식의 강건성을 분석하기 위하여 다양한 이동수신 채널환경에서 최소보호비를 구하여 기존 방식과 비교분석하였다.
IEEE 802.11a 무선 OFDM 시스템을 위한 동기 처리 방법을 연구하였다. 먼저 수신되는 포락선 신호의 평균 전력을 계속 측정하여 대략적인 심볼 동기를 수행한다. 이때 이 심볼 동기에 대한 판정 확률과 최적의 판별 경계치가 구해졌다. 이어서 짧은 훈련 신호와 수신된 포락선 신호간의 상관성을 측정하는 방법으로 정확한 심볼 동기가 수행된다. 그 다음 긴 훈련 신호를 이용한 주파수 동기가 이루어진다. 심볼 동기 과정에서 발생되는 미세한 심볼 동기 오차에 의한 성상도의 회전 효과는 채널 보상 과정에서 잘 교정될 수 있다. 이와 같이 고안된 동기 방법을 이용하면 주파수 선택적 페이딩 채널 하에서도 특성이 우수한 동기를 획득할 수 있다.
본 논문에서는 5세대 이동통신을 위한 새로운 변조 기술 중 하나인 F-OFDM 기술과 MIMO 기술을 결합한 시스템을 설계하며, 이 시스템에 다양한 동기화 기술들을 적용하고, 각 동기화 방법들의 동기화 성능을 비교 평가 및 분석을 수행한다. 본 논문에서 비교 평가 및 분석을 위해 Schmidl, Minn, Park의 방법을 고려하였으며, 시뮬레이션 결과를 통해 F-OFDM 변조에서 OOB 전력을 저감시키기 위해 필터길이를 확장할 경우 동기 추정기의 시간 메트릭이 일부 열화가 발생할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 시간 메트릭의 Plateau의 경우 Schmidl, Minn, Park 순서로 좁은 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 특히, F-OFDM 변조의 필터길이 만큼 시간 메트릭이 쉬프트 이동하며, 이는 필터 길이에 영향을 받으므로 송수신기에서 시스템 설계시 고려된 필터 길이를 이용하여 보상할 수 있음을 확인할 수 있다.
In this paper, a fine residual frequency offset estimation scheme is proposed for multiband orthogonal frequency division multiplexing ultra-wideband (MB-OFDM UWB) systems. The basic idea of our approach is based on the fact that two adjacent OFDM symbols carry the identical information in the MB-OFDM UWB system, thus removing the need of pilot symbols. The mean square error of the synchronization scheme is evaluated and simulation results are used to verify the effectiveness of the proposed estimator. When compared to the pilot-aided conventional estimator, the proposed estimator has a lower estimation error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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