A Multiple-Symbol Interval Estimation Algorithm for Precision Improvement of Initial Carrier-Frequency Synchronization in Multiband-OFDM UWB System

In this paper, we propose an algorithm to improve the precision of initial carrier-frequency offset estimation for multiband-OFDM (MB-OFDM) UWB system which is considering the quantization-noise effect. In the general OFDM system, the two adjacent and repeated preamble symbols are used for the initial carrier-frequency synchronization while the performance of the frequency-offset estimation is bounded by quantization effect generated from analog-to-digital conversion at the receiver. This paper proposes a method in which one-symbol interval between two adjacent preamble symbols for the initial frequency synchronization is extended to multiple-symbol interval between non-adjacent symbols in an extent that phase ambiguity does not occur. In this paper, we also present '6' as optimal multiple symbol interval for the MB-OFDM system with 30 preamble symbols on 3-band hopping and with 4-bit A/D conversion at the receiver. Under the channel environments for the MB-OFDM UWB system, the simulation results show that the proposed estimation algorithm can achieve the initial estimation in offset precision less than 5 ppm.

MB-OFDM UWB 시스템에서 초기 반송파 주파수 동기의 정확도 향상을 위한 다중 심볼 간격 추정 알고리즘

본 논문은 MB-OFDM UWB 시스템에서 양자화 잡음의 영향에 의해 저하된 초기 반송파 주파수 오프셋 추정의 정확도를 향상시키는 알고리즘을 제안한다. 일반적인 OFDM 시스템에서 반복적으로 이웃하는 프리엠블 심볼들이 초기 반송파 주파수 동기에 사용되지만, 수신부 A/D 변환기에서 발생한 양자화 잡음의 영향에 의해 주파수 오프셋 추정의 성능은 제한된다. 본 논문에서는 초기 주파수 동기를 위해 이웃하는 한 심볼 간격의 프리엠블 심볼을 사용하는 일반적 방식을 위상 모호성 (phase ambiguity)이 발생하지 않는 범위 안에서 바로 이웃하지 않는 다중 심볼 간격의 프리엠블 심볼에 기반한 방식으로 확장하여 초기 주파수 오프셋 추정의 성능을 향상시키는 다중 심볼 간격 추정 알고리즘이 제안된다. 또한 본 논문은 3-대역 도약 (hopping)하는 최대 30 개의 프리엠블 심볼이 4-비트 A/D 변환기를 통해 입력될 때 최적의 다중 심볼 간격이 '6'임을 구하여 제시한다. MB-OFDM UWB 시스템용 채널 환경에서의 시뮬레이션 결과, 제안된 다중 심볼 간격 추정 방식은 5 ppm 미만의 정확도로 초기 주파수 오프셋을 추정할 수 있음을 확인하였다.