Lee, Young Kyu;Yang, Sung-hoon;Lee, Ho Seong;Lee, Jong Koo;Hwang, Sang-wook;Rhee, Joon Hyo;Lee, Ju Hyun
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제11권3호
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pp.191-198
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2022
In order to increase the practical use and navigational application performance of the Korean Positioning System (KPS), it is required to provide interoperability with other Global Navigation Satellite System (GNSS). This kind of interoperability can be obtained by broadcasting the time offset between KPS and GNSS using a KPS navigation message. With the assumption that KPS Time (KPST) will be generated by the similar method and equipment of UTC(KRIS), the overall behavior of KPST will be close to that of UTC(KRIS). Therefore, the time offset between KPST and GPS Time (GPST) is estimated by using UTC(KRIS) instead of KPST because KPST can not available at the present time. In this paper, we describe the estimation results of the KPS to GPS Time Offset (KGTO) obtained by using a GNSS time transfer receiver which reference inputs are fed from UTC(KRIS). The estimated KGTO performance is compared to the time offset between UTC(KRIS) and UTC(USNO) which is used to generate GPST and considered as the real GPST. The time offset between UTC(KRIS) and UTC(USNO) is obtained by using the Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) Circular T report. From the results, it is observed that KGTO can be estimated under 10 ns with the assumption that KPST will be generated by a similar method of UTC(KRIS) generation.
본 논문에서는 주파수 재사용률이 1인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 셀룰러 시스템을 위한 가상 스마트 안테나 개념을 소개한다. OFDM 기반의 셀룰러 시스템은 다중경로 채별에 강건한 장점이 있으나, 셀 경계에서 인접 셀에 의한 셀 간 간섭이 큰 단점이 있다. 본 논문예서는 다수의 기지국으로부터 수신되는 OFDM 신호의 심볼 타이밍 오프셋 추정 기법을 유도하고 준정칙 페이딩 채널에서 이러한 심볼 타이밍 오프셋에 의하여 형성된 조정백터(steering vector)을 이용한 가상 스마트 안테나 기반의 셀 간 간섭 제거 기법을 제안한다.
본 논문에서는 타이밍 오프셋 보상을 위한 위상 전 왜곡 기법, 파일럿 성분 추정과 제거를 위한 직류 제거기, 송수신 신호 사이의 상관도를 기반으로 귀환 신호의 지연 시간을 추정하는 기법을 이용한 DAB(Digital Audio Broadcasting)용 간섭 제거 기반 동일 채널 중계기를 제안하고, 이를 ATSC(Advanced Television Systems Committee)시스템에 적용한다. 제안한 간섭 제거 기반의 동일 채널 중계기는 주송신 신호보다 간섭 신호가 더 큰 환경에서의 간섭 제거 능력이 확인되었으며, 이에 따라 중계기의 송출 능력의 개선, 짧은 처리 지연 시간과 더불어 양호한 신호 품질이 얻어짐을 시뮬레이션을 통하여 확인한다.
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.
Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 환경에서 sample timing offset(STO)과 carrier frequency offset(CFO)은 inter-symbol interference (ISI), inter-carrier interference (ICI) and phase error를 발생 시키는 원인으로 작용하고 있다. OFDM의 특성상 STO와 CFO에 민감하고, 특히 ICI 가 발생될 경우 보상이 어렵다. 또한 보상을 위해 많은 복잡도를 가진 equalizer가 요구된다. 이 논문에서는 블록 파일럿과 동기화 신호를 가지고, feedback방법을 이용해 STO와 CFO의 효과적인 정정 방법을 제시한다. 주파수 축에서 동기화 신호와 pilot을 이용해 추정한 값들을 시간 축으로 피드백 시킨 후, 시간 영역에서 sample & holder의 시간 타이밍과 oscillator의 주파수의 교정을 통해 정정한다. 시뮬레이션 결과 보상기 없이 피드백 구조만으로 STO와 CFO를 보상하여 성능을 개선 시켰다.
OFDMA 방식은 다중 사용자가 서로 다른 부반송파를 통해 동시에 신호를 전송하는 방식으로서, 주파수 효율이 높고, 간단한 단일 탭 등화기로 고속 전송 시 급격히 증가하는 인접 서브캐리어 간 간섭의 보상이 가능하며, FFT를 사용하여 고속으로 구현할 수 있기 때문에 최근 고속 데이터 무선 통신을 위한 전송방식으로 사용되고 있다. 하지만 이러한 OFDMA 시스템의 장점은 부반송파간의 직교성이 유지되는 경우에만 가능하며, 직교성이 깨지는 경우에는 인접 채널 간섭이 발생되어, 시스템 성능을 저하시키게 된다. 따라서 OFDM 시스템에서는 주파수 및 시간 동기의 중요성이 크게 강조된다. 본 논문에서는 효율적인 동기 성능을 위하여 802.16d/e 및 WiBro 시스템에서 사용되는 프리앰블을 분석하여 기존에 사용되던 방식에 비해 정확도가 높은 Timing Metric 을 유도함으로써 보다 확실한 시간 동기 알고리즘을 제안하고, 시간영역에서 소수배 주파수 옵셋 추정만이 가능한 문제점을 해결하기 위해 정수배 주파수 옵셋 추정이 가능한 주파수 동기화 구조를 제안한다. 제안된 시간 및 주파수 동기 알고리즘을 적용한 시스템의 모의실험을 통하여 OFDMA 시스템에서의 인접 채널 간 간섭에 의한 성능 열화가 저하됨을 알 수 있다.
A new frequency offset estimator using low cross-property of PN sequences is proposed in the orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) uplink systems. Simulation results show that the proposed estimator improves the mean square error (MSE) performance compared to conventional estimator [2] where each user have both different timing offset and different frequency offset. In addition, the MSE performance is improved as the length of PN sequence increases.
본 논문은 OFDM 시스템에서 주파수 옵셋을 제거하기 위한 회로를 CORDIC 알고리듬을 이용하여 Simulink 모델로 설계하여 성능을 평가하고, 이를 FPGA로 구현하기 위해 Xilinx의 System Generator 모델로 설계 구현하여 성능을 비교 평가한 것이다. 모의 실험 결과, Simulink 설계 결과와 System Generator 설계 결과 모두 옵셋 주파수가 $10^5MHz$ 이하일 때, CORDIC을 사용하였을 때의 성능이 우수함을 확인하였으며, 또한 구현한 FPGA의 성능을 평가하기 위해 Hardware Co-simulation 과정을 통해 Xilinx Spartan3 xc3s1000 fg676-4 Target Device에 로딩하고, 타이밍 해석과 resource량도 확인함으로서 성능을 검증하였다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 수신기의 동기화는 시간영역의 심벌타이밍옵셋 추정과 주파수영역의 반송주파수옵셋 추정으로 이루어진다. 이 논문은 소수배 반송주파수옵셋 추정이 이루어진 이후 잔여의 정수배 주파수옵셋 추정에 대한 새로운 방법을 제안한다. 정수배의 반송주파수 옵셋은 복조기의 BER 성능을 열화시키므로 반드시 교정되어야 한다. 여기에서 제안하는 방법은 길이가 N인 PN 시퀀스의 칩들을 OFDM 부반송파에 변조시켜서 송신하고, 수신기는 수신된 신호를 FFT 수행후 국부에서 발생된 알려진 PN 시퀀스와 비교하여 PN 시퀀스의 위상을 추적함으로 정수배의 반송주파수 옵셋을 찾는 것이다. 이것은 기존의 제안된 차동변조된 신호의 에너지를 측정하는 방법에 비해서 계산속도가 빠르며, 간단한 훈련심벌(training symbol)로 동기를 찾을 수 있는 장점이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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