전자공학회논문지 IE

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

A Initial Channel Estimation Method Based on Extensive Preamble Utilization in MB-OFDM UWB System

프리엠블 확장 사용 기반 MB-OFDM UWB용 채널 추정 방식

  • 정진두 (한양대학교 전자통신전파공학부) ;
  • 진용선 (국제대학교 정보통신과) ;
  • 정정화 (한양대학교 융합전자공학부)
  • Received : 2010.12.14
  • Accepted : 2011.03.02
  • Published : 2011.03.25
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Abstract

In this paper, we propose a method to improve the performance of initial channel estimation (CE) for the multiband-OFDM (MB-OFDM) UWB. The performance of the initial CE can be generally improved as increasing the number of the used preamble symbols. The MB-OFDM specification presents two CE symbols per band in preamble format. The performance of CE estimation with two CE symbols may be satisfied in relatively high sensitivity -77.5 and -72.5 dBm for 200 Mbps and 480 Mbps data rate, respectively, but can not be enough in the degraded 55 Mbps and 110 Mbps sensitivities such as -83.5 and -80.5 dBm, respectively. A method proposed in this paper achieves the performance improvement by extending CE estimation region to packet synchronization (PS) symbols and frame synchronization (FS) symbols including two CE symbols. This can improve the CE performance in the degraded SNR and increase the link-margin by reducing the error rate in physical-layer header. The link-margin improvement obtained by the proposed CE preamble can induce the decrease of error-rate in physical-layer header and increase of communication throughput. Simulation results for the proposed initial method show that the performance is improved by about 0.7 dB at 10-4 bit-error-rate using '4' symbols than initial method using only two CE symbols.

본 논문은 MB-OFDM UWB 시스템용 초기 채널 추정의 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 초기 채널 추정의 성능은 채널 추정에 활용되는 프리엠블 심볼의 수가 커짐에 따라 증가된다. MB-OFDM UWB 표준안은 프리엠블 형식에서 부대역 당 2개의 채널 추정용 심볼 (CE symbol : channel estimation symbol)을 제시한다. 2 개 심볼에 기반한 채널 추정의 성능은 각각 200 Mbps와 480 Mbps 전송율에 대한 -77.5 dBm과 -72.5 dBm의 상당적으로 높은 수신 감도에서는 만족될 수 있지만, 55 Mbps와 110 Mbps 전송율에 대한 수신 감도 -83.5 dBm과 -80.5 dBm에서 채널 추정 성능은 저하될 수 있다. 본 논문에서 제안하는 방법은 초기 채널 추정 영역을 기존 2개의 채널 추정용 심볼을 포함하여 패킷 동기 심볼 (PS symbol : packet synchronization symbol)과 프레임 동기 심볼 (FS symbol : frame synchronization symbol)로 확장함으로써 성능 향상을 얻을 수 있는 방법이다. 이 방법은 저하된 SBR에서 초기 채널 추정 성능을 향상시키고 물리 계층 헤더 (physical-layer header)에서의 오류율를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 제안한 방법에 기반한 링크 마진의 증가는 통신 처리량을 증가시키는 효과가 있다. 초기 채널 추정에 대해 제안된 방법에 대한 시뮬레이션 결과, 단지 2개의 CE 심볼만을 사용했을 때보다 CE 심볼 포함 1 개의 심볼을 확장한 4 개 심볼 기반의 초기 채널 추정 방식의 성능이 $10^{-4}$ BER에서 약 0.7 dB 만큼 향상된 성능을 가진다.

Keywords

References

  1. A. Batra, J. Balakrishnan, R. Aiello, J.R. Roerster, A. Dabak and et al., "Multi-band OFDM physical layer proposal," IEEE P802.15-03/268r0-TG3a, July 2003.
  2. A. Batra, J. Balakrishnan, R. Aiello, J.R. Roerster and A. Dabak, "Design of a multiband OFDM system for realistic UWB channel environments," IEEE Transcations on Microwave Theory and Techniques, vol. 52, no. 9, pp. 2123 - 2138, Sept. 2004. https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.834184
  3. A. Batra, J. Balakrishnan, R and A. Dabak, "Multi-band OFDM: A new approach for UWB," Proc. of IEEE Int. Circuits and Systems Symp., vol. 5, pp. 365 - 368, May 2004.
  4. 김영준, 석원균, 이규인, 조용수, "UWB용 MB-OFDM 기술," 전자공학회지, 제32권, 제4호, 439-450쪽, 2005년 4월.
  5. 최은창, "WiMedia UWB 기반 무선 USB 응용 기술 동향," TTA 저널, 124호, 80-85쪽, 2009년 7월
  6. 이성주, "Multi-band OFDM 시스템용 고속 연판정 비터비 디코더의 효율적인 하드웨어 구조 설계에 관한 연구," 전자공학회논문지, 제43권 SD 편, 제11, 90-97쪽, 2006년 11월.
  7. P. Moose, "A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction," IEEE Transactions on Communications, vol. 42, pp. 2908 - 2914, Oct. 1994. https://doi.org/10.1109/26.328961
  8. T.M. Schmidl and D.C. Cox, "Robust frequency and timing synchronization for OFDM," IEEE Transactions on Communications, vol. 45, pp. 1613 - 1621, Dec. 1997. https://doi.org/10.1109/26.650240
  9. D. Liu and C. Wei, "Channel estimation and compensation for preamble-assisted DAPSK transmission in digital mobile radio system," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 50, no. 2, pp. 546-556, Mar. 2001. https://doi.org/10.1109/25.923066
  10. W. B. Davenport, Probability and Random Processes, McGRAW-HILL, pp. 268-271, 1970.