Abstract
Satellite communication systems including the DVB-S2 (Digital Video Broadcasting - Satellite Version 2) system require operations under low signal-to-noise ratio (SNR) and large frequency offset values, and the initial frame synchronization process necessitates a robust correlation method. While a variety of conventional correlation structures exist for the initial synchronization, each method has different characteristics and performance in different channel environments. In this paper, we propose new correlation methods which exhibit enhanced performance in low SNR and large frequency offsets, and analyze their performance. The proposed methods use the magnitude sum and vector sum of extended differential correlation values, to maximize the correlation between the received signal and the synchronization sequence by using the spanned differential correlation result. The magnitude sum correlation method has better performance compared to conventional methods including the approximated ML (Maximum likelihood) method for SNR values below 4 dB with or without frequency offsets. The vector sum correlation method has improved performance over the magnitude sum method for channels with relatively small frequency offsets.
DVB-S2 (Digital Video Broadcasting - Satellite Version 2)와 같은 위성 통신 시스템은 낮은 신호 대 잡음 비 (SNR; Signal-to-Noise Ratio) 및 큰 주파수 오차에서의 동작이 요구되므로 인해 초기 프레임 동기 과정에서 강건한 프레임 동기 획득을 위한 상관 방식이 필요하다. 초기 프레임 동기 획득을 위해서는 기존의 다양한 상관 방식이 존재하며 채널 환경에 따라 이들 상관 방식은 각각 다른 특성 및 성능을 갖는다. 본 논문에서는 낮은 신호 대 잡음 비 영역 및 큰 주파수 오차 존재 하에서도 우수한 성능을 보이는 상관기 구조를 제시하고 그 성능을 분석 및 검증한다. 제안하는 상관 방식은 동기 수열 내에서 확장된 동기 심볼 거리에 대한 차등 상관의 크기 합과 벡터 합을 각각 이용하며, 계산된 상관값과 수신신호의 Euclidean 거리를 활용하므로써 수신 신호와 동기 수열의 상관도를 극대화하는 효과를 갖는다. 크기 합 상관 방식의 경우 4 dB 이하의 신호 대잡음 비에서 주파수 오차의 존재 유무에 관계없이 최대 우도 (ML; Maximum likelihood) 방식의 근사화를 통해 유도된 방식을 포함한 기존의 알려진 모든 상관 방식보다 향상된 오율을 가지며, 벡터 합 상관 방식은 주파수 오차 감소함에 따라 크기 합 상관 방식보다도 더욱 우수한 성능을 가진다.
