[논문]광역 WPAN 응용을 위한 주파수 오차에 강인한 최적 다중비트 디지털 FSK 수신기

오미경; 최상성

doi:10.7840/kics.2014.39a.1.43

광역 WPAN 응용을 위한 주파수 오차에 강인한 최적 다중비트 디지털 FSK 수신기
An Optimized Multi-Bit Digital FSK Receiver Robust to CFO for Long-Range WPAN Applications 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.39A no.1, 2014년, pp.43 - 49

초록
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본 논문은 최근 표준화가 진행 중인 광역 WPAN에서 주파수 옵셋에 강인한 최적화된 다중 비트 기반 디지털 FSK 수신기에 대해서 제안한다. 광역 WPAN FSK 표준에서는 기존보다 짧은 프리앰블을 사용하고 있으며, 통신반경이 늘어남에 따라 엄격한 BER 요구사항을 제시하고 있다. 이러한 요구사항을 만족하기 위해서 본 논문에서는 CFO가 있는 상황에서도 간단하면서 BER 성능을 만족할 수 있는 최적화된 디지털 FSK 수신기를 설계하였다. 시뮬레이션을 통해 광역 WPAN FSK 시스템에서 필요한 비트 수를 결정하고, 짧은 프리앰블을 사용함에도 CFO에 상관없이 요구 BER 성능을 만족시킬 수 있음을 증명하여 제안된 FSK 수신기가 최근 광역 WPAN 응용에 적절함을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes an optimized multi-bit digital FSK receiver robust to large carrier frequency offset (CFO) toward recently emerging long-range WPAN standards. Due to a short preamble length and strict BER requirements, we design a simple multi-bit digital demodulator combined with CFO estimator which guarantees the target BER performance. Simulation results verify that the proposed FSK receiver achieves CFO-free BER performance with the short preamble and satisfies the BER requirement by the recent WPAN applications.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

In this paper, we design a multi-bit digital FSK receiver to satisfy the BER and short preamble requirements for recently emerging WPAN standards. First, we introduce the necessity of the multi-bit analog-to-digital converter (ADC) for FSK system.

제안 방법

To verify the performance of the proposed FSK receiver, we conducted simulations. For comparison, we introduce the matched-filter based ideal FSK demodulator^[8] and two existing schemes^[6,7].

성능/효과

1. Thanks to digital CFO compensation, the proposed receiver is affordable for recent FSK WPAN standards specifying the short preamble, such as SUN, LECIM and TVWS WPAN.
2. The common implementation path for CFO estimation and FSK demodulation enables to alleviate the complexity due to inevitable multi-bit ADC employment.
3. Unlimited CFO acquisition range is achieved by directly managing the CFO-induced phase distortion.
Since the allowable CFO error can be found as 7 KHz based on (16) and its approximation loss, we suggest 1-byte (M = 4) preamble for CFO estimation. It is observed from Fig. 4 that the proposed scheme achieves negligible CFO estimation error regardless of the amounts of CFO, which confirms the advantage of full acquisition range on CFO estimation. We also investigated the performance of CFO estimator for the 3-bit SPADC scheme, where the error is small at high SNRs.

참고문헌 (8)

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원문보기 상세보기
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상세보기
Y. Pu et al, "Low-power, all-digital phase-locked loop with wide-range, high resolution TDC," J. ETRI, vol. 33, no. 3, pp. 366-373, Jun. 2011.

원문보기 상세보기
P. Quinlan et al, "A multimode 0.3-200kb/s transceiver for the 433/868/915-MHz bands in 0.25nm CMOS," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 39, no. 12, pp. 2297-2310, Dec. 2004.

상세보기
D. Han and Y. Zheng, "An ultra power GFSK demodulator for wireless body area network," IEEE Solid-State Circuits Conf., pp. 434-437, Sept. 2008.
J. G. Proakis, Digital Communications, McGraw, 2000.

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