In this study, we investigate the multi-carrier spread spectrum (MCSS) communication system which adopts the self-encoded spread spectrum in a downlink synchronous channel. It is very difficult to completely eliminate the frequency offset in practical channel scenarios. We demonstrate that the self-encoded MCSS (SE-MCSS) with iterative despreading manifests a remarkable immunity to residual frequency offset. The SE-MCSS can be an excellent candidate for the future generation of wireless services.
본 논문에서는 고속무선통신에 널리 사용되고 있는 직교 주파수 분할 다중화 데이터 전송시스템에서 반송파주파수 옵셋(Offset)에 의한 잔류 위상 오차와 샘플링 주파수 옵셋에 의한 잔류 오차를 추적하고 보상하는 알고리즘을 제안한다. 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서는 서로 직교성을 가지는 부반송파들이 디지털 데이터에 의해 변조되어 동시에 전송된다 반송파 주파수 옵셋이 존재하는 경우에는 신호 대 잡음비의 감소 그리고 인접 부반송파의 간섭 등이 발생한다. 또한 송신단과 수신단에서의 샘플링 주파수의 차이로 인한 샘플링 시점의 오차도 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 성능저하의 주요한 요인으로 작용한다. 반송파 주파수의 오차와 샘플링 주파수의 오차는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 중요한 성질중의 하나인 직교성 상실을 초래하며 이는 성능저하의 원인으로 작용하므로 수신단에서는 지속적으로 잔류 오차를 추적하여 보상해 주는 방식의 적용이 필수적이다. 본 논문에서는 주파수 선택적 페이딩 무선 채널 환경에서 파일롯 데이터뿐만 아니라 채널이득 정보 및 페이로드 데이터를 주파수 오차 추정에 반영하여 추정오차를 줄이고 이 추정 값을 주파수 오차 보상에 반영하여 성능 향상을 달성할 수 있는 방식을 제안한다.
In this paper, we propose to a robust frequency offset estimation method of OFDM signals. A carrier frequency offset may be decomposed into an integer multiple of the subcarrier spacing and a residual frequency offset. Fractional part of frequency offset is obtained by using the maximum likelihood estimation(MLE) method. And we use the correlation of the samples at the output of the discrete Fourier transform(DFT) to estimate integer part of frequency offset. The result shows that the estimation frequency offset is almost linear to frequency offset. We propose to an improved estimation error variance of the carrier frequency offset estimation. The proposed estimator has better performance than the conventional ones in terms of error variance and tracking range.
Similar to Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), a Single Carrier with Frequency Domain Equalization (SC-FDE) system is computationally efficient since equalization is performed on a block of data in the frequency domain. In coherent QAM schemes, the mean phase rotation error caused by the residual carrier frequency offset may lead to serious degradation. When the frequency equalizer is combined with the mean phase error tracking algorithm, its performance can be enhanced noticeably.
In this paper, we present a new inter-carrier interference (ICI) self-cancellation scheme - namely, ISC scheme - for orthogonal frequency-division multiplexing systems to reduce the ICI generated from phase noise (PHN) and residual frequency offset (RFO). The proposed scheme comprises a new ICI cancellation mapping (ICM) scheme at the transmitter and an appropriate method of combining the received signals at the receiver. In the proposed scheme, the transmitted signal is transformed into a real signal through the new ICM using the real property of the transmitted signal; the fast-varying PHN and RFO are estimated and compensated. Therefore, the ICI caused by fast-varying PHN and RFO is significantly suppressed. We also derive the carrier-to-interference power ratio (CIR) of the proposed scheme by using the symmetric conjugate property of the ICI weighting function and then compare it with those of conventional schemes. Through simulation results, we show that the proposed ISC scheme has a higher CIR and better bit error rate performance than the conventional schemes.
We analyze the performance of code division multiple access (CDMA) system with multicarrier (MC) that employs precoding in synchronous downlink channels. Even though considerable efforts are undergoing for frequency offset estimation and correction, it is inevitable for the system to bear the remaining frequency offset. Therefore it is important to predict accurately the system performance in the presence of the residual frequency offset. We obtain the bit error rate (BER) performance in terms of the number of users, the spreading factor, the number of sub-carriers, and frequency offset. We assume that the spreading factor is equal to the number of sub-carriers, although we can generalize the case. The simulation results show that the BER of MC-CDMA with precoding shows a performance that varies with frequency offset as well as system loading.
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.
We introduce a rotational decision-directed joint algorithm of blind equalization coupled with carrier recovery for 32-QAM demodulation with high symbol rate. The proposed carrier recovery, which we call a rotational decision-directed carrier recovery(RDDCR), removes the residual phase difference by rotating the decision boundary for the kth received symbol by the frequency detector output of the (k-1)th received symbol. Since the RDDCR includes the function of PLL loop filter by rotating the decision boundary, it gives a simpler demodulator structure. The rotational decision-directed blind equalization(RDDBE) with the rotated decision boundary based on the Stop-and-Go Algorithm(SGA) operated during tracking the frequency offset by the RDDCR and removes intersymbol interference due to multipaths and channel noise. Test results show that symbol error rate of $10^{-3}$ is obtained before the forward error correction when SNR equals 15dB with 150KHz of carrier frequency offset and two multipaths, which is the channel condition for 32-QAM receiver.
In order to prevent the presence of the residual phase difference at the discriminator output by the existing AFC techniques, we propose a new automatic frequency control(AFC) tracking algorithm for QPSK demodulation at the digital direct broadcasting satellite(DBS) receiver, which we call a rotational decision-directed AFC(RDDAFC). The RDDAFC rotates the decision boundary for the kth received symbol by the frequency deterctor output of the (k-1)th received symbol. Tracking performances of carrier frequency offset by the proposed RDDAFC algorithm are evaluated through computer simulations under the practical DBS channel conditions with a carrier frequency offset of 2.3MHz when S/N equals 2dB. Test results show that the total pull-in time of the RDDAFC is 1.697msec for 10$^{-3}$ SER before forwared error correction at the receiver.
In this paper, we first analyze carrier-to-interference ratio performance of the space-frequency block coded orthogonal frequency-division multiplexing (SFBC-OFDM) system in the presence of phase noise (PHN) and residual carrier frequency offset (RCFO). From the analysis, we observe that conventional SFBC-OFDM systems suffer severely in the presence of PHN and RCFO. Therefore, we propose a new inter-carrier interference (ICI) self-cancellation method - namely, ISC - for SFBC-OFDM systems to reduce the ICI caused by PHN and RCFO. Through the simulation results, we show that the proposed scheme compensates the ICI caused by PHN and RCFO in Alamouti SFBC-OFDM systems and has a better performance than conventional schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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