The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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Design of Uplink Initial Ranging Algorithm for Large-Cell Coverage Fixed Wireless Communication System

광범위 고정형 무선 통신 시스템을 위한 상향 링크 초기 레인징 기법 설계

  • 이경훈 (성균관대학교 정보통신대학 통신시스템 연구실) ;
  • 황원준 (성균관대학교 정보통신대학 통신시스템 연구실) ;
  • 최형진 (성균관대학교 정보통신대학 통신시스템 연구실)
  • Received : 2012.04.04
  • Accepted : 2012.06.25
  • Published : 2012.07.31
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Abstract

In this paper, an enhanced initial ranging algorithm for large-cell coverage fixed wireless communication system is proposed. In typical wireless communication system such as WiBro, because a round-trip delay between a transmitter and a receiver is within one OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) symbol duration, a frequency-domain differential correlation method is generally used. However, the conventional method cannot be applied due to an increase of a maximum time delay in large-cell system. In case of an accumulative differential method, estimation errors can occur because of frequent sign transitions. In this paper, therefore, we propose an algorithm which can estimate a total timing offset in a ranging channel structure for 15 km cell. The proposed method can improve performance by sign comparison based sign error correction rule between the estimated values and using a weighting scheme based on channel correlation, the number of accumulations, and the noise reduction effect in normalization process. Also, it can estimate the integer timing offset of symbol duration by comparing peak-powers after compensating for the fractional timing offset of symbol duration.

본 논문에서는 광범위 고정형 무선 통신 시스템을 위한 개선된 초기 레인징 알고리즘을 제안한다. WiBro 및 통상적인 무선 통신 시스템에서는 송 수신단 간 왕복 지연이 1개의 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌 주기 내이므로, 초기 레인징 수행 시 주파수 영역 차동 상관 방식이 일반적으로 사용된다. 그러나, 넓은 셀 범위에서는 최대 시간 지연이 증가하여 기존 기법의 적용이 불가능하며, 성능 개선을 위한 누적 차동 상관 기법의 경우 큰 시간 오프셋 발생 시 추정치의 빈번한 부호 천이로 인해 추정 오차가 발생할 여지가 있다. 따라서, 본 논문에서는 15 km 셀 범위를 고려한 레인징 채널 구조에서 전체 시간 오프셋을 정확히 추정하는 알고리즘을 제안한다. 제안 기법은 추정치 간 부호 비교를 통해 부호 오류를 정정하고, 채널 상관도, 누적횟수 및 정규화 과정의 잡음 감소 효과를 고려하는 가중치를 적용함으로써 추정 정확도를 향상시키며, 심벌 주기의 소수배 시간 오프셋을 보상한 후 첨두치 전력을 비교함으로써 정수 배 시간 오프셋의 추정이 가능하다.

Keywords

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