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다중경로 페이딩 채널에서 주파수 옵셋 보상 알고리즘을 적용한 디지털 M/W 전송 시스템의 성능 분석
Performance Analysis of Digital M/W Transmission System adopting Frequency Offset Compensation Algorithm in Multipath Fading Channel 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.18 no.10, 2013년, pp.63 - 70  

박기식 (인하공업전문대학 정보통신과)

초록
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본 논문에서는 다중 경로 페이딩 채널을 고려한 환경에서 디지털 M/W전송 시스템의 동기에 관한 모의 시뮬레이터를 구성하여 주파수 동기를 수행하였고, 송신단과 수신단의 주파수 허용 편차(오실레이터 간 오차 범위)로 발생되는 주파수 옵셋에 보상 알고리즘을 적용하여 신호 성좌도(constellation)의 성능 개선 정도를 평가하였다. 성능 분석 결과, 송 수신단의 주파수 허용 편차가 큰 상태에서는 주파수 옵셋을 보상해도 주파수 허용 편차가 이미 크기 때문에 잔류 주파수의 영향을 상대적으로 많이 받게 됨을 알 수 있었다. 결과적으로 송수신단의 주파수 허용 편차에 따라 잔류 주파수 옵셋이 시스템 성능에 큰 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다. 본 결과물은 향후 방송중계용 시스템의 대역 이전 시 필요한 주파수 동기 기준으로 활용 가능할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we investigated frequency synchronization through computer simulation of digital M/W transmission system in multipath fading channel. we suggested frequency offset correction algorithm against frequency offset between transmitter and receiver, then evaluated the degree of constellatio...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 M/W 전송 시스템의 동기에 관한 모의 시뮬레이터를 구성하여 주파수 동기를 수행해 보고, 송신단과 수신단의 주파수 허용 편차(오실레이터 간 오차 범위)로 발생되는 주파수 옵셋에 보상 알고리즘을 적용하여 신호 성좌도의 성능 개선 정도를 평가한다.
  • 본 논문에서는 다중 경로 페이딩 채널을 고려한 환경에서 디지털 M/W 전송 시스템의 동기에 관한 모의 시뮬레이터를 구성하여 주파수 동기를 수행하였고, 송신단과 수신단의 주파수 허용 편차(오실레이터 간 오차 범위)로 발생되는 주파수 옵셋에 보상 알고리즘을 적용하여 신호 성좌도(constellation)의 성능 개선 정도를 평가하였다. 성능 분석 결과, 위상오차에 의해 누적된 주파수 옵셋을 CAZAC sequence를 이용한 주파수 옵셋 동기 알고리즘을 통해 누적하여 보상하게 되면, 잔류 주파수 옵셋의 영향으로 성상도의 위상이 전체적으로 약간 틀어져 있기는 하지만, 시스템 성능에 큰 영향 없이 비교적 정확한 형태의 성좌도를 구할 수 있음을 알 수 있었다.
  • 여기서는 AWGN 및 다중경로 페이딩 환경에서 전송율에 따른 신호의 성좌점, 동기, 그리고 시스템의 BER 성능을 평가하는 데에 초점을 맞추어 시뮬레이터를 설계한 것이다. 본 논문에서는 이 중 특히 동기에 관한 모의 시뮬레이션에 초점을 맞추어 주파수 동기를 수행한 다음 송신단과 수신 단의 오실레이터 차이로 발생되는 주파수 옵셋 보상 정도를 평가하고자 한다.
  • 특히 동기(synchronization)는 디지털 M/W 전송 시스템에서 필수적인 과정으로 정확한 동기화 알고리즘이 없다면 어떠한 시스템도 신뢰성 있는 정보 전송이 불가능하다. 이에 본 논문에서는 다중 경로 페이딩 채널을 고려한 환경에서 디지털 M/W 전송 시스템의 동기에 관한 모의 시뮬레이터를 구성하여 주파수 동기를 수행해 보고, 송신단과 수신단의 주파수 허용 편차(오실레이터 간 오차 범위)로 발생되는 주파수 옵셋에 보상 알고리즘을 적용하여 신호 성좌도(constellation)의 성능 개선 정도를 평가하고자 한다. 또한 이 결과는 향후 방송중계용 시스템의 대역 이전 시에 필요한 주파수 동기 기준으로 활용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기저대역 신호의 특징은 무엇인가? 기저대역 신호는 송신기의 국부 발진기에서 발생된 반송파 주파수에 의해 통과 대역으로 천이되며, 수신기에서는 동일한 반송파 주파수에 의해 기저대역 신호로 변환된다. 이 때, 기저대역 신호에는 반송파와 관련된 왜곡이 포함될 수 있는데, 왜곡은 송신기 반송파 주파수와 수신기의 반송파 주파수 차이에 의한 반송파 주파수 옵셋으로 수신된 기저대역 신호는 Δf = fc - f'c의 옵셋을 포함하게 된다.
주파수 옵셋에 의한 위상차 평균을 통해 알 수 있는것은 무엇인가? 이 때문에 Θ만큼의 누적 위상차를 보상하기 위해서는 16 sample간 차이가 나는 인접 심볼과 conjugation 곱을 하여 주파수 옵셋에 의한 위상차 평균을 구한다. 이 평균을 통해각 샘플 당 Θ만큼의 누적 위상오차가 발생했다고 추정할 수 있다. 샘플들의 평균 위상오차를 통해 주파수 옵셋의 보상이되므로 많은 샘플의 평균을 취할수록 각 샘플이 틀어진 위상 오차 Θ에 가깝게 되고 보다 정확한 보상을 할 수 있다.
계층전송이란 무엇을 말하는가? 그림 1과 같이 전송로 부호화는 OFDM 세그먼트를 단위로 이루어지므로 하나의 텔레비전 채널 중에서 일부를 고정수신 서비스, 나머지를 이동체 수신 서비스로 하는 것이 가능하며 이와 같은 전송을 계층전송이라고 한다. 각 계층은 하나 혹은 복수의 OFDM 세그먼트로 구성되고, 계층마다 캐리어변조방식, 내부호 부호화율 및 시간 인터리브 길이 등의 파라 미터를 설정할 수 있으며 계층 수는 최대 3레벨까지 가능하다.
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참고문헌 (16)

  1. "A study on management of utilizing radio wave resource," RAPA advisory board for radio wave utilization, 2000. 12. 31. 

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  8. Report, "Technical plan for promotion of effective utilization radio wave," Japan Electric communication technology commission , Mar. 2000. 

  9. Robert J. Matheson, "Spectrum Usage for the Fixed Service," NTIA Report 00-378, Mar. 2000. 

  10. "Strategy for the future use of the Radio Spectrum in UK 2000," Radiocommunication Agency 2000. 

  11. M. Morelli, C.-C. J. Kuo, and M. O. Pun, "Synchronization techniques for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) : A tutorial review," in Proc. IEEE, vol. 95, no. 7, pp. 1394-1427, July 2007. 

  12. A. Laourine, A. Stephenne, and S. Affes, "A new OFDM synchronization symbols for carrier frequency offset estimation," IEEE Signal Process. Lett., vol. 14, pp. 321-324, May 2007. 

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  14. Meng Jingbo, Kang Guihua, "A novel OFDM synchronization algorithm based on CAZAC sequence," International Conference on Computer Application and System Modeling, 2010. 

  15. Yan Chunlin, Li Shaoqian, Tang Youxi, "New frequency offset estimation method for OFDM systems by using CAZAC sequence," Journal of Electrics & Information Technology, 2006. 

  16. Sun Xianpu, Jin Huafeng, Wang Yue, "A new timing and frequency synchronization method for OFDM systems," Journal of Xidian University, 2006. 

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