본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 방식의 무선 전송 시스템에서 시간 오차가 (timing error) 존재할 때 주파수 옵셋을 (frequency offset) 추정하는 기법에 대해 다루었다. 시간 오차가 존재하면, 주파수 옵셋 추정식의 상관값이 (correlation value) 감소하게 되어 추정 성능의 감소를 가져온다. 이를 해결하기 위하여, 동기 위상 범위와 문턱값 기반의 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하였다. 더불어 이를 기반으로 한 시간 오차 추정기법을 제안하였다. 제안한 기법의 성능을 평가하기 위해서 모의실험을 수행하였고, 제안한 기법이 기존 기법보다 연산 복잡도가 낮으며 시간 오차에 강인함을 확인하였다. 제안한 시간 오차 추정기법은 주파수 옵셋 재 추정에 사용될 수 있으며, 신뢰성 있는 추정값을 제공함을 보였다.
시간 오차는 직교 주파수 분할 다중화 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 기술에 기반한 무선랜 (wireless local area network: WLAN) 시스템에서 주파수 옵셋 추정 시, 오류를 일으키는 원인들 중 하나이다. 시간 오차가 주파수 옵셋 추정 시에 미치는 영향을 줄이기 위하여 몇몇 연구가 진행되어 왔지만, 대부분의 주파수 옵셋 추정 기법들은 시간 오차 범위에 대한 사전 정보를 미리 알고 있다는 가정 하에 연구됨으로써, 실제 시스템에 적용되지 못하였다. 본 논문에서는 시간 오차에 대한 정보를 요구하지 않고 두 개의 연속적인 상관 값 표본 사이에 차동 결합 기법을 적용함으로서, 실제 시스템에 적용 가능한 새로운 정수 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하였다. 모의실험 결과, 제안한 기법은 시간 오차 범위에 대한 정보를 요구하지 않기 때문에, 시간 오차 분산에 강인하며, 또한 시간 오차의 범위를 정확하게 모르는 경우, 평균적으로 기존의 기법보다 더 나은 성능을 보였다.
본 논문은 orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 기반 cognitive radio (CR) 시스템에서 시간 옵셋에 강인한 정수 주파수 옵셋 추정 기법을 제안한다. 제안한 기법은 하나의 OFDM 심볼 내에 위치하는 연속 파일럿과 각 연속 파일럿에 가장 인접한 분산 파일럿 간의 샘플 거리가 미리 결정된 거리 중 한 값이라는 특징을 이용한다. 우선, 연속 파일럿과 가장 인접한 분산 파일럿 간의 상관값을 구한 후, 이 값들을 샘플 거리 별로 분류한다. 같은 샘플 거리를 갖는 상관값들은 동일한 시간 옵셋의 영향을 가지므로, 이 값들끼리의 재상관 과정을 통해 시간 옵셋의 영향을 제거할 수 있다. 모의실험 결과를 통해 제안한 기법은 기존 기법과 비교하였을 때 시간 옵셋에 강인하게 정수 주파수 옵셋을 추정함을 확인할 수 있다.
In this paper, a blind symbol timing offset (STO) estimation method is proposed for offset quadrature phase-shift keying (OQPSK) modulated signals, which also works for other linearly modulated signals (LMS) such as binary-PSK, QPSK, 𝜋/4-QPSK, and minimum-shift keying. There are various methods available for blind STO estimation of LMS; however, none work in the case of OQPSK modulated signals. The popular cyclic correlation method fails to estimate STO for OQPSK signals, as the offset present between the in-phase (I) and quadrature (Q) components causes the cyclic peak to disappear at the symbol rate frequency. In the proposed method, a set of close and approximate offsets is used to compensate the offset between the I and Q components of the received OQPSK signal. The STO in the time domain is represented as a phase in the cyclic frequency domain. The STO is therefore calculated by obtaining the phase of the cyclic peak at the symbol rate frequency. The method is validated through extensive theoretical study, simulation, and testbed implementation. The proposed estimation method exhibits robust performance in the presence of unknown carrier phase offset and frequency offset.
Kim, Han-Jong;Paik, Jong-Ho;Park, Cheol-Hee;You, Young-Hwan;Ju, Min-Chul;Jin-Woong
Journal of electromagnetic engineering and science
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제1권1호
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pp.105-111
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2001
This paper presents a new and robust technique for a coarse frequency offset estimation in OFDM systems. As an evaluation of the proposed algorithm, we apply it to Eureka 147 DAB system. The proposed coarse frequency offset estimation algorithm is based on the differential detection technique between adjacent subcarriers to eliminate the phase shift effects of symbol timing offset and fractional frequency offset. A coarse frequency offset is determined from the correlation output between a received interarrier differential phase reference symbol and several locally generated but frequency-shifted intercarrier differential phase reference symbols. The performance of our estimation algorithm is evaluated by means of computer simulation and is compared with those of previous proposed algorithms for DAB transmission modes I, II, III, and IV. Simulation results show that the proposed algorithm generates extremely accurate estimates with low complexity irrespective of the symbol timing offset.
Kim, Seong-Jun;Park, Kyung-Won;Lee, Kyung-Taek;Choi, Hyung-Jin
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권2호
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pp.601-617
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2014
In digital radio broadcasting systems, long delays are incurred in service start time when tuning to a particular frequency because several synchronization steps, such as symbol timing synchronization, frame synchronization, and carrier frequency offset and sampling frequency offset compensation are necessary. Therefore, the operation of the synchronization blocks causes delays ranging from several hundred milliseconds to a few seconds until the start of the radio service after frequency tuning. Furthermore, if spectrum inversed signals are transmitted in digital radio broadcasting systems, the receivers are unable to decode them, even though most receivers can demodulate the spectral inversed signals in analog radio broadcasting systems. Accordingly, fast synchronization techniques and a method for spectral inversion detection are required in digital radio broadcasting systems that are to replace the analog radio systems. This paper presents a joint detection method of frame, integer carrier frequency offset, and spectrum inversion for DRM Plus digital broadcasting systems. The proposed scheme can detect the frame and determine whether the signal is normal or spectral inversed without any carrier frequency offset and sampling frequency offset compensation, enabling fast frame synchronization. The proposed method shows outstanding performance in environments where symbol timing offsets and sampling frequency offsets exist.
본 논문에서는 Inmarsat (International Marine Satellite) mini-m 시스템의 하향 링크 수신기를 위한 timing recovery 루프를 제안한다. Inmarsat mini-m 시스템 규격에서 요구하는 frequency tolerance는 ${\pm}924$ Hz (signal bandwidth: 2.4 kHz) 이며, timing acquisition 시간은 하나의 UW (Unique Word) 신호 구간인 15ms 이기 때문에 주파수 옵셋에 강인하고 UW 신호 구간에서의 빠른 aquisition 이 가능한 루프 설계가 요구된다. 이에 따라 본 논문에서는 주파수 옵셋에 강인하고 빠른 aquisition 이 가능한 timing recovery 루프를 제안하였으며, 제안된 timing recovery 루프는 UW detector와 UW detector에 의해 검출된 UW 신호를 이용한 timing recovery 루프를 연동한 구조이다. UW detector는 주파수 옵셋 환경에서 안정적인 성능을 위해 차동 기반의 noncoherent detector 방식을 적용하였으며, TED (Timing Error Detector) 알고리즘은 기존의 GAD (Gardner Detector) 알고리즘 대신 본 논문에서 제안하는 UW 신호를 이용한 차동 기반의 ELD (Early Late Detector) 알고리즘 적용하였다. 제안된 방식과 기존의 GAD와의 성능 비교를 통해 제안된 방식이 만족스러운 성능과 신뢰성 있는 동작이 가능함을 입증하였다.
본 논문에서는 다중경로 페이딩 (multipath fading) 채널 환경에서 직교 주파수 분할 다중 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 시스템을 위한 개선된 다중단계 (mu1ti-stage) 타이밍 옵셋 (timing offset) 추정기법을 제안한다. 제안한 기법은 기존의 다중단계 타이밍 옵셋 추정기법이 랜덤한 다중경로 채널 성분에 민감하다는 점을 개선하기 위해 상호 상관함수 샘플 표준편차를 이용한다. 모의실험 결과를 통해 제안한 기법이 기존 기법에 비해 우수한 정추정확률과 (correct estimation probability) 평균제곱오차 (mean square error: MSE) 성능을 가짐을 보인다.
Under the prsence of the frequency and timing offset, we evaluate the BER performance of the FFH-MA system using noncoherent M-ary FSK modulation in the Rayleigh fading channel. The numerical resuts show that while the frequency and timing offset increases at a given SNR, the BER is severely degraded. The threshold level used in the envelope detector increases with the increase of the frequency and timing offset, and with the proper selection of the threshold level, the BER can be improved under the presence of such offsets.
In this paper, we propose a chip timing recovery algorithm that is robust to frequency offset and time variant fading environments for DS/CDMA. The proposed structure is a modified non-coherent Delay Locked Loop (DLL) that employs a decimator. Analytical expression for the proposed non-coherent DLL S-curve and steady-state timing jitter is derived and confirmed by computer simulation. The results show that the proposed structure can reduce a steady-state timing jitter of the regenerated spreading code replica to frequency offset and time-variant fading in mobile radio channel, especially in very low SNR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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