Seo, Jeong-Wook;Jeon, Won-Gi;Paik, Jong-Ho;Jo, Min-Ho;Kim, Dong-Ku
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제2권4호
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pp.209-221
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2008
In this paper, we propose a subcarrier allocation method and a composite linear minimum mean square error (LMMSE) channel estimator to increase spectrum efficiency in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmit diversity. The pilot symbols for OFDM transmit (Alamouti) diversity are exclusively allocated in two OFDM symbols in different antennas, which causes serious degradation of spectrum efficiency. To reduce the number of pilot symbols, our subcarrier allocation method uses repetition-coded data symbols, and the proposed channel estimator maintains good bit error rate (BER) performance.
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.
OFDM (Othogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템과 CDMA (Code Division Multiple Access) 시스템의 결합 방식인 OFDM-CDMA 시스템에서는 파일럿 심볼을 이용하여 얻어진 채널 추정값으로 데이터 신호를 보상할 수 있다. 일반적으로 파일럿 심볼의 상관관계를 이용한 MMSE (Minimum Mean-Squared Error) 추정기를 사용하면 최적의 채별 추정값을 얻어낼 수 있으나 구조가 복잡하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 파일럿 심볼에 대한 정보만을 이용하는 간단한 구조의 PA (Pilot-Aided) 알고리즘과 파일럿 심볼과 데이터 심볼의 정보를 모두 이용하는 PADD (Pilot-Aided Decision-Directed) 알고리즘을 변형하여 기존의 채널추정 방법보다 간단한 구조를 가지는 새로운 알고리즘을 제안하구 컴퓨터 모의실험을 통해 레일레이 다중 경로 페이딩 환경에서 수신기의 속도를 변화시키면서 성능을 평가한다. 모의 실험 결과를 살펴보면 제안된 채널추정 알고리즘이 기존의 PA 알고리즘보다 성능이 우수함을 확인할 수 있다.
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.
본 논문에서는 파일럿 심볼을 이용한 안테나 선택방법을 적용한 SFBC-OFDM(Space Frequency Block Code-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에 대한 성능을 분석한다. 안테나 선택은 파일럿 심볼로부터 산출된 채널 계수에 기반하여 결정된다. 각 주파수에서, 산출된 채널 계수들을 정렬하고 그 중 가장 양호한 채널이 선택된 후 가장 좋은 계수를 가지는 안테나로 데이터가 전달된다. 또한 이 방법에 대해서 부호 이득과 다이버시티 이득도 분석된다.
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.
In this paper, a synchronization method of OFDM signals are introduced and its performance is estimated. A proposed method can perform a frame/symbol timing, carrier frequency synchronizations. Reference symbols consist of two duplicate OFDM symbols carrying signals on every sub-carriers. Performances of synchronization under 60GHz millimeter-wave indoor channels are evaluated, which were measured with frequency-sweeping method in common office buildings. A proposed method has improved performances owing to long averaging durations of synchronization metrics in frame/symbol timing, carrier frequency synchronization procedures.
본 논문에서는 ZP-OFDM(Zero Padding-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 심볼 타이밍 옵셋의 문제를 분석하고, 이러한 심볼 타이밍 옵셋 문제를 극복하기 위해 양방향 중첩-가산 기법을 사용하는 ZP-OFDM 시스템을 제안한다. 제안한 ZP-OFDM 시스템은 부정확한 심볼 타이밍 동기로 인해 심각한 심볼 타이밍 옵셋이 발생하더라도 이전 ZP-OFDM 심볼과 현재 ZP-OFDM 심볼의 ZP 간격을 모두 사용하는 양방향 중첩-가산 기법을 통해 부반송파간의 직교성을 유지할 수 있으며 다른 ZP-OFDM 심볼로부터의 간섭을 줄일 수 있다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 ZP-OFDM 시스템이 기존의 ZP-OFDM 시스템 보다 우수함을 증명한다.
본 논문에서는 광대역 무선통신에서 협대역 간섭을 제거할 수 있는 새로운 OFDM(Orthogonal frequency Division Multiplexing) 방식인 IS(Interference Suppressing)-OFDM을 소개한다. 이 IS-OFDM 방식은 직교 Hadamard 계열을 이용하여 분리할 수 있는 여러 단의 기존 OFDM의 병렬 연결로 구성되는 시스템으로 각 서브 캐리어는 전송된 모든 심볼을 포함하며 수신측에서는 동일 서브 캐리어에 존재하는 서로 다른 심볼들을 직교 Hadamard 계열을 이용하여 복조되도록 한다. IS-OFDM 시스템의 성능을 분석하고, 검토하기 위하여 Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 협대역 채널 환경에서 기존 OFDM 시스템과 비교하였으며 성능 개선 효과가 있음을 보였다.
본 논문에서는 OFDM 시스템에서 추가적인 안테나 개수의 증가 없이 기존의 OFDM 시스템과 비교하였을 경우 보다 큰 다이버시티 이득을 획득함으로서 시스템 성능을 향상시키기 위한 기술을 제안한다. 제안된 기술은 주파수 선택적 채널에서 상이한 채널을 겪는 두 개의 부반송파를 그룹화해서 각 그룹의 부반송파에 할당되는 심볼을 공유한다. 제안된 변조 기법은 QPSK 기법과 동일한 심볼간 최소거리를 가지며 주파수 선택적 채널하에서 다이버시티 획득이 가능하도록 한다. 또한 제안된 성상도에 의해 발생하는 Null 심볼에 할당된 부반송파들을 유용하게 이용하여 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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