This paper discuss a performance evaluation of the synchronization algorithm for hybrid networks in industrial environments. The proposed algorithms minimizes synchronization errors which were caused from channel, Propagation, and frequency delays. The modified RBS and offset synchronization methods can be operated by adjustment parameters. The differential BP (Back-off Period) adjustment can synchronize the local time of each node with master node's time in hybrid networks. For the performance analysis, the data transmission time between the wired and wireless devices are investigated. The experimental results show the performance evaluations in terms of the polling service time and an average end-to-end delay.
Ninahuanca, Jose Luis Hinostroza;Tormena Jr., Osmar;Meloni, Luis Geraldo Pedroso
ETRI Journal
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제43권6호
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pp.978-990
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2021
This article presents techniques for improved estimation of symbol timing offset (STO) and carrier frequency offset (CFO) for dual-polarization (DP) orthogonal frequency division multiplex (DP-OFDM) systems. Recently, quaternion multiple-input multiple-output OFDM has been proposed for high spectral efficiency communication systems, which can flexibly explore different types of diversities such as space, time, frequency, and polarization. This article focuses on synchronization techniques for DP-OFDM systems using a cyclic prefix, where the application of quaternion algebra leads to new improved estimators. Simulations performed for DP system methods show faster reduction of STO estimator variance with a double-slope line in the logvariance line versus signal-to-noise ratio (SNR) plot compared with singlepolarization (SP) counterparts, and simulations for CFO estimates show a 3-dB gain of DP over SP estimates for same SNR values defined, respectively, for quaternion-valued or complex-valued signals. Cramer-Rao bounds for STO and CFO are derived for the synchronization methods, correlating with the observed gains of DP over SP OFDM systems.
본 논문에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송방식을 채택한 DVB-D(Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 시스템의 효율적인 주파수 및 심볼 동기 구조를 제안하였다. 주파수 동기시 고려해야 할 사항은 정규화된 주파수 오프셋(실제 주파수 오프셋/부반송파 간격)의 소수부가 $\pm$0.5 부근에 위치할 때, 알고리즘의 추정 성능이 안정적이지 못하여 동기화에 필요한 심볼이 많이 요구된다는 점이다. 본 논문에서 제안하는 주파수 동기 구조는 대략적인 주파수 동기를 여러 심볼 동안 추정한 평균값을 이용하여 정규화된 주파수 오프셋의 소수부가 $\pm$0.5 부근에 위치할 때의 모호성을 해결하고, 대략과 미세 주파수 동기를 동시에 추정하여 보상하는 효율적인 구조이다. 또한 기존의 OFDM 심볼 동기 수행시 대략과 미세로 나누는 동기 구조를 변경하여 윈도우 오프셋이 항상 보호구간 내의 일정 범위 안으로 잔류하도록 만들어 대략적인 심볼 동기 만으로도 다중경로 페이딩 채널에서 시스템의 성능 열화 없이 하드웨어 구현이 용이한 심볼 동기 구조를 제안하였다. 그리고, 광범위한 시뮬레이션에 의해 본 제안 방식의 우수성을 증명하였다.
Two-way ranging methods such as TWR and SDS-TWR have been considered for many ranging systems because these methods are useful in the absence of synchronization. To estimate the location of a mobile node, complicated ranging procedures consisting of ranging frames between an anchor node and the mobile node are performed. Supporting multiple mobile nodes such as a few hundreds or thousands and several anchor nodes, the ranging procedures have the fatal disadvantage of processing delay and inefficient traffic bandwidth. On the other hand, the one-way ranging method is simple and fast, but susceptible to network synchronization. In this paper, we propose a method to modify asynchronous ranging equations to establish exact frequency or frequency offset, a method to estimate frequencies or frequency offsets, and a method to establish post-facto synchronization with anchor nodes. The synchronization for a node pair is adapted using instantaneous time information and corresponding difference of distances can be determined. We evaluate the performance of TWR, SDS-TWR and proposed ranging algorithms.
본 논문에서는 DRM(Digital Radio Mondiale) 수신기를 위한 고속 동기화 방식을 제안한다. 제안하는 방식에서는 DRM 수신기에서 요구하는 고속 수신 성능을 만족시키기 위해 기존 동기화 방식에서 수행하는 초기 샘플링 주파수 동기과정을 생략하고 정수배 주파수(Integer Frequency) 동기 및 프레임(Frame) 검출을 수행한 후, 추적(Tracking) 과정에서 샘플링 주파수 동기를 수행한다. 샘플링 주파수 옵셋(Sampling Frequency Offset)이 포함된 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 복조 심볼로부터 프레임 옵셋을 추정하기 위해 참조셀(Reference cell)에 상관 기반 추정 알고리즘을 적용하고 그 성능을 분석하여 샘플링 주파수 옵셋에 강한 알고리즘을 선정한다. 제안된 구조는 DRM 수신 신호에 샘플링 주파수 옵셋이 존재하는 경우에도 초기 샘플링 주파수 동기화 과정에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 참조셀간 차동 상관(Inter-cell Differential Correlation) 기법을 사용할 경우 초기 샘플링 주파수 옵셋의 영향에 강인함을 프레임 검출 모의실험을 통해 확인한다.
이 논문에서는 OFDM 시스템의 시간 영역 동기를 위한 2가지 방법을 제안한다. 이것은 심벌타이밍 판정의 모호함의 원인이되는 플레토와 사이드로브를 제거하기 위하여 부 심벌간에 1심벌 옵셋을 두고 타이밍 메트릭을 구하는 방법과 플레토 현상을 경감시킬 수 있는 전력감소지수(Reduction Factor, ${\rho}$), 제동상수(Break Constant, ${\beta}_k$) 그리고 심벌이식깊이(Implant Depth, ${\delta}_I$)등의 파라메터를 사용하여 CP(Cyclic Prefix) 구간의 전력을 수정하는 방법이다. 제안된 2가지 방법은 기존에 제안된 심벌타이밍 동기화기법들과 컴퓨터모의시험을 통해서 성능평가가 이루어졌으며, 제안된 방법들은 다중경로의 레일레이 페이딩채널에서 기존의 시스템에 비해서 더 우수한 통계적 특성을 나타내었다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권8호
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pp.1860-1875
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2013
In this paper, we present a comparative performance evaluation of the sampling frequency synchronization method that eliminates the initial sampling frequency offset (SFO) to reduce the overall synchronization time in Digital Radio Mondiale (DRM) receivers. To satisfy the advanced synchronization performance requirements of DRM receivers, we introduce the conventional DRM synchronization method (Method 1) and another method (Method 2), which does not perform the initial sampling frequency synchronization in the conventional synchronization method (both methods are mentioned later in this paper). To demonstrate the effectiveness of the performance evaluation, analytical expressions for frame detection are derived and simulations are provided. Based on the simulations and numerical analysis, our result shows that Method 2, with a negligible performance loss, is robust to the effects of the initial sampling frequency synchronization even if SFO is present in the DRM signal. In addition, we verify that the inter-cell differential correlation used between reference cells is robust to the effect of the initial SFO.
본 연구에서는 영상음악의 물리적 관점에서 영상과 음악의 시간일치를 살펴보고 있다. 시간일치는 클릭트랙을 활용하여 영상의 시간과 음악의 마디 위치를 수학적 계산에 의해 나타내게 되는데, 음악적 강조지점인 Hit의 위치는 박자 당 프레임 수(FPB)를 산출하여 시간대별 음표의 위치를 가늠함으로써 찾아 낼 수 있다. Hit은 여린박에 위치 할 수 있으며, 음악의 특성상 센박에 위치하는 것이 작곡가에게 더욱 편리하기 때문에 본 연구에서는 음악과 영상 싱크를 위한 세 가지 방법을 제안한다. 첫째는 박자변환을 통한 싱크, 둘째는 템포변환을 통한 싱크이며, 마지막으로 오프셋을 통한 싱크 방법이 있다. 이 방법들은 각기 장단점이 있으므로, 이들 싱크의 선택 문제는 음악의 자연스러운 흐름을 기초로 판단해야 한다.
In this paper, we propose a new frame structure and frame synchronization algorithm for OFDM burst mode transmission. On the contrary to conventional OFDM symbol based methods, the proposed preamble for symbol frame synchronization is designed independently in time domain in arbitrary length and is placed at the beginning of the frame. The proposed frame synchronization algorithm by using the preamble is working independent of frequency offset and robust to serious channel environment.
Compared to OWR (One-Way Ranging) method that requires precise network time synchronization, TWR (Two-Way Ranging) method has advantages in building an indoor WPAN (Wireless Personal Area Network) location system with lower cost. However, clock offsets of nodes in WPAN system should be eliminated or compensated to improve location accuracy of the TWR method. Because conventional clock offset elimination methods requires multiple TWR transactions to reduce clock offset, they produce network traffic burden instead. This paper presents a clock offset estimation method that can reduce clock offset error with a single TWR transaction. After relative clock offsets of sensor nodes are estimated, clock offsets of mobile tags are estimated using a single TWR communication. Simulation results show that location accuracy of the proposed method is almost similar to the conventional clock offset elimination method, while its network traffic is about a half of the conventional method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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