Earticle

The single carrier frequency domain equalization (SC-FDE) technology is an important part of the broadband wireless access communication system, which can effectively combat the frequency selective fading in the wireless channel. In SC-FDE communication system, the accuracy of timing synchronization directly affects the performance of the SC-FDE system. In this paper, on the basis of Schmidl timing synchronization algorithm a timing synchronization algorithm suitable for FPGA (field programmable gate array) implementation is proposed. In the FPGA implementation of the timing synchronization algorithm, the sliding window accumulation, quantization processing and amplitude reduction techniques are adopted to reduce the complexity in the implementation of FPGA. The simulation results show that the algorithm can effectively realize the timing synchronization function under the condition of reducing computational complexity and hardware overhead.

In consideration of the characteristics of visible light communication (VLC) and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal modulation mode, this paper presents some improvements from two aspects of timing metric function and training sequence structure on the basis of the traditional algorithms. In order to solve the problem of the correlation peak plateau and achieve the symbol accurate positioning, the power of the improved algorithm is normalized on the principle of maximum sliding auto-correlation (SAC). The simulation results show that the improved algorithm can obtain a more excellent timing synchronization performance and a lower symbol error rate (SER) in both the additive white Gaussian noise (AWGN) channel and the multipath frequency selective fading (MFSF) channel. Especially under the environment of a low signal noise ratio (SNR), the improved algorithm has overwhelming advantages over other three traditional algorithms.

OFDM technology has become the core technology of the next generation mobile communication system because of the high bandwidth efficiency, the strong ability to resist inter-carrier interference and anti-channel interference. However, because OFDM system is a multicarrier modulation system, the system will be very sensitive to its synchronization errors. Synchronization estimation is an important part of the OFDM system. Based on the research of Schmidl & Cox and Minn synchronization algorithms, this paper proposed an improved timing synchronization algorithm which adopted the training sequence, and the timing synchronization estimation function has been optimized for this improved algorithm. The peak platform issue of Schmidl & Cox algorithm, the no sharp peak issue of Minn (1) algorithm and the vice peak issue of Minn (2) algorithm were eliminated based on the improved algorithm. The simulation results showed that the timing judgment curve of the improved algorithm had a very sharp peak at the timing synchronization position. Compared with the conventional algorithm, the timing synchronization performance of the improved algorithm was better. The overall performance of OFDM system was improved.

ATSC DTV시스템에서는 심볼타이밍 동기를 위해서 ATSC규격에 소개되어있는 $77.3{mu}s$ 마다 반복적으로 삽입되어있는 세그먼트 싱크를 이용하는 세그먼트 동기 방법 또는 QAM과 같은 다중레벨을 가지는 신호에 일반적으로 사용되는 가드너(Gardner)방법을 사용한다. 이중 가드너 방법은 매심볼마다 타이밍 에러성분을 추출하므로 다중경로 채널에서 타이밍동기를 추적하면서 유지하는데 유리한 방식이어서 일반적으로 사용한다. 가드너 방법을 이용하는 ATSC DTV시스템에서 가드너 방법에 에러를 검출하기 위해 사용되는 가드너 타이밍 에러 검출기(Timing Error Detector)는 수신단의 파워레벨이 기준 파워레벨에서 크게 벗어날 경우 에러를 검출 할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결 하기 위해 가드너 타이밍 에러 검출기 블록 앞에 송신파워 레벨과 수신파워 레벨의 비를 이용하여 정상적인 수신 파워 레벨로 수신학 수 있도록 보정하는 블록을 추가하여 전체적인 동기성능을 향상시키는 알고리즘을 제안한다.

OFDM 시스템은 부반송파의 직교성을 이용하는 특징으로 인하여 신호치 시간동기 및 주파수동기가 맞지 않은 경우 수신신호를 정확히 복조하기가 거의 불가능하다. 보호구간(Guard Interval)은 신호의 데이터 구간 일부분을 복사하여 심볼의 앞에 추가하는 CP(Cyolic Prefix)방식을 사용하고 있으며, 채널에서 발생하는 ISI(InterSymbol Interference)를 흡수하는 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 시간동기에 사용되어지는 보호구간을 여러 부구간으로 나눈 후, 이를 이용하여 심볼 타이밍 동기를 추정하고자 한다. 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 성능의 손실없이 많은 계산량을 줄이는 방법으로서 수신기의 구조를 단순화시킬 수 있다. 여러 채널 환경에서의 모의 실험을 통해 제안한 방법과 기존의 방법을 비교하였다.

In this paper, an improved timing synchronization method for OFDM system is proposed. In multipath fading channels, timing offset estimation algorithm based on simple correlation metric can cause inter-symbol interference (ISI). The proposed algorithm promises accurate timing offset estimation, which can be achieved by simple windowing. The estimation errors in several multipath channels are evaluated in computer simulations.

본 논문은 OFDM의 Cyclic Prefix를 사용하여 적은 계산랑을 통해 보다 빠른 초기 시간동기획득을 구현하였다. QPSK 매핑 신호를 입력으로 하고 수신단에서 계산의 복잡도를 줄이기 위해 실수 부와 허수 부를 양자화를 하고 양자화된 신호를 이용하였다. 또한 양자화된 신호의 개수를 줄이는 방법으로 샘플링을 통해 기존의 상관성 알고리즘에 적용할 데이터 량을 줄였다. 즉, 계산량과 복잡도를 줄여 초기 시간 동기 획득률을 유지하면서 복잡도를 줄였다.