초록 ▼

대표적인 다중 반송파 변조 방식인 OFDM 방식은 기존의 단일 반송파 변조 방식에 비하여 다중 경로에 의한 주파수 선택적 페이딩 (frequency selective fading) 현상과 충격성 잡음(impulsive noise)에 강한 특성을 보이며 비교적 자유로운 주파수 대역의 운용과 높은 주파수 효율(spectral efficiency)로 인하여 현재 유럽에서 DAB (Digital Audio Broadcasting)에 적용되고 있으며 유럽형 디지털 HDTV 지상파 방송의 전송방식으로도 선택되었다. 이러한 OFDM 방식 수신기

대표적인 다중 반송파 변조 방식인 OFDM 방식은 기존의 단일 반송파 변조 방식에 비하여 다중 경로에 의한 주파수 선택적 페이딩 (frequency selective fading) 현상과 충격성 잡음(impulsive noise)에 강한 특성을 보이며 비교적 자유로운 주파수 대역의 운용과 높은 주파수 효율(spectral efficiency)로 인하여 현재 유럽에서 DAB (Digital Audio Broadcasting)에 적용되고 있으며 유럽형 디지털 HDTV 지상파 방송의 전송방식으로도 선택되었다. 이러한 OFDM 방식 수신기의 동기화를 위한 알고리듬 연구는 최근 들어 비교적 활발해지고 있으나 현재까지 진행된 국내외 연구 결과들은 크게 두 가지 문제점을 지니고 있다. 첫 번째 문제점은 이전까지 제시된 동기화 알고리듬들이 각각의 동기화 알고리듬을 독립적으로 고려하고 있으나 실제 시스템의 동작에 있어서는 각각의 동기화 결과가 상호간에 영향을 주어 전체 동기화 성능을 열화 시킨다는 점이다. 두 번째 문제점은 제안된 상당수의 알고리듬들이 하드웨어로 구현시 효율성을 고려하지 않음으로써 그 효율성이 떨어진다는 점이다.
본 연구에서는 유렵형 HDTV 표준안을 바탕으로 위에서 나열한 문제점들을 고려하여 OFDM 방식의 수신기에 적합한 동기화 알고리듬들을 개발하여 그 성능을 분석하고 하드웨어 디자인을 수행하는 것을 목적으로 하였다. OFDM 전송 방식의 동기화 과정은 반송파 주파수 동기화, 심벌 타이밍 동기화의 두 과정으로 구분되어진다. 우선 본 연구의 1차년도에는 각 동기화 과정 사이의 유기성을 파악하여 상호간에 미치는 영향을 최대한 줄이는 동시에 하드웨어 구현시 효율성을 고려하여 적합한 동기화 순서와 세부 동기화 알고리듬을 설계하였다. 본 연구에서는 불필요한 동기화 심벌의 전송을 막고 데이터의 효율을 높이기 위해 각 과정에 따른 동기화 알고리듬을 NDA(Non-Date Aided) 방식에 근거하여 개발하였다. 또한 반송파 주파수 동기화 및 심벌 타이밍 동기화 과정은 풀인(Pull-in) 성능에 따라 각각 초기 동기화 과정과 미세 동기화 과정으로 구분하여 알고리듬을 개발함으로써 동기화 성능을 향상시켰다. 제안된 동기화 알고리듬은 다양한 채널 환경에서 전산실험을 통하여 그 성능을 검증하였다. 본 연구의 2차년도에서는 제안된 알고리듬들을 하드웨어로 구현하는데 필요한 유한 비트 정밀도를 결정하고 주변 제어 회로들을 설계하였으며 전산실험을 통하여 하드웨어 구현시의 성능을 검증하였다.

Abstract ▼

OFDM (Orthogonal Frequency Division Modulation) is a popular multi-carrier modulation scheme which is more robust under frequency selective multipath fading and impulsive noise channels, flexible in spectrum usage and has higher spectral efficiency compared to traditional single carrier modulation t

OFDM (Orthogonal Frequency Division Modulation) is a popular multi-carrier modulation scheme which is more robust under frequency selective multipath fading and impulsive noise channels, flexible in spectrum usage and has higher spectral efficiency compared to traditional single carrier modulation techniques. Currently, OFDM is being used in DAB (Digital Audio Broadcasting) and has been selected as the modulation scheme for the European terrestrial HDTV standard. Although much work has been done recently on synchronization algorithms for OFDM systems, most of the existing algorithms have two major problems. First, although various synchronization processes in an OFDM receiver affect each other, degrading the overall system performance, most existing algorithms were designed under the assumption that each synchronization process is independent of each other. Second, most existing algorithms are hardware inefficient.
This project was aimed at developing, analyzing and implementing hardware efficient synchronization algorithms for OFDM systems (based on the European terrestrial HDTV standard) with considerations on the cross-effects between the different synchronization processes. Synchronization processes for OFDM systems consist of carrier synchronization and symbol timing recovery. In the first year of the project, cross-effect between the various synchronization processes was analyzed, and the order of synchronization and their individual algorithms ware developed to minimize both the cross-effect and the hardware complexity. NDA (Non-Data Aided) methods were used for each synchronization algorithms in order to avoid transmitting unnecessary pilot symbols and thus increase the transmission efficiency. In addition. performance of carrier synchronization and symbol timing recovery was improved by dividing each algorithm into coarse acquisition and fine tracking stages. Performance of the proposed algorithms was verified through extensive simulation under various channel conditions. In the second year, finite bit precisions for various signal paths were selected and control circuits were designed for hardware implementation, and the performance was measured via simulation.

목차 Contents

• 표지...1
• 목차...2
• 제출문...3
• 연구계획서 요약문...4
• 연구결과 요약문...5
• PROJECT SUMMARY...6
• 3. 연구내용...7
• 3.1 반송파 주파수 복원...7
• 3.1.1 서론...7
• 3.1.2 OFDM 전송 방식 시스템 및 반송파 주파수 오프셋의 영향...9
• 3.1.3 미세 반송파 주파수 추적 알고리듬...14
• 3.1.4 반송파 주파수 획득 알고리듬...35
• 3.1.5 결론...51
• 참고 문헌...52
• 3.2 심벌 타이밍 복원...53
• 3.2.1 서론...53
• 3.2.2 초기 심벌 타이밍 복원...56
• 3.2.3 미세 심벌 타이밍 복원 알고리즘...60
• 3.2.4 전산 실험...65
• 3.2.5 결론...80
• 참고 문헌...81
• 논문발표목록서...83
• 자체평가서...84