타이밍오차에 강건한 상향링크 OFDMA 시스템의 랜덤 액세스 기법

송현주(Hyunjoo Song),임대운(Dae-Woon Rim),정병장(Byung-Jang Jeong),노태균(Taegyun Noh),임민중(Minjoong Rim) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.6A

상향링크 OFDMA 시스템에서 빈번한 레인징 동작이 이루어지지 않는 경우 기지국과 단말의 타이밍 동기가 유지되지 않을 수 있다. 특히 크기가 큰 셀에서 간헐적인 랜덤 액세스를 하는 경우 무시할 수 없는 타이밍 오차가 발생하여 OFDMA 신호의 직교성이 깨짐으로 인한 성능 열화가 발생할 수 있다. 이 논문에서는 랜덤 액세스를 할 때 일반적인 OFDMA 심벌보다 짧은 길이의 OFDMA 심벌을 생성하여 전송함으로써 타이밍 오차가 발생하더라도 OFDMA의 직교성이 유지될 수 있는 새로운 랜덤 액세스 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 상향링크 OFDMA 심벌을 형성할 때 zero-padding 구간을 삽입함으로써 타이밍 오차에 대해 강건하도록 한다. If ranging processes are not frequent in an uplink OFDMA system, the timing synchronization between base and mobile stations may not be maintained. Especially in the case of infrequent random accesses in a large cell, timing offsets can be considerable and the destroyed orthogonality of OFDMA signals may result in the degraded performance. This paper proposes a novel random access scheme for uplink OFDMA systems, which support the orthogonality of OFDMA signals with timing offsets by allowing a random access OFDMA symbol shorter than a normal one. In order to make uplink OFDMA systems robust to timing offsets, the proposed scheme inserts a zero-padding region in an OFDMA symbol.

레일레이 페이딩 채널에서 OFDMA 협동 릴레이 방식에 따른 성능비교

김남수 한국인터넷방송통신학회 2009 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.9 No.3

최근 애드 혹 네트워크에서는 전력절약 및 통달거리 확장을 위해서 릴레이 통신이 주목을 받고 있다. 또한 고속의 데이터를 전송하기 위하여 OFDMA를 릴레이에 적용하는 방식이 제안되고 있다. 본 논문에서는 소스와 목적지 사이에 여러 개의 OFDMA 릴레이를 사용하는 2 홉(Hop) 협동 릴레이 모델을 가정하고, 세 가지 릴레이 방식에 따른 시스템의 성능을 유도하고 비교하였다. 목적지에서 동일한 상호정보 임계치를 가정할 때, 선택 릴레이 방식, 기회전송 릴레이 방식, 그리고 반복 릴레이 방식 순으로 성능이 우수하였다.

IEEE 802.16e 기반 OFDMA 물리층 분석 알고리즘 연구

장민기(Min-Ki Jang) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.6

802.16e에 기반한 OFDMA 물리층 분석을 위한 분석 장비 개발에 있어, 하드웨어 구성 및 신호 특성 분석 알고리즘에 관한 방법론에 대해 기술하고 구현결과를 분석한다. 최근 디지털 통신 신호의 발달과 함께 이를 분석하는 계측기의 신호분석에 대한 수요도 빠르게 증가하고 있다. 신호분석에 대한 수요의 급속한 증가에 따라 광대역 디지털 신호처리 모듈을 이용한 광대역통신 신호 특성 분석이 가능한 신호분석 장비를 개발하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 광대역통신 신호 특성 분석이 가능한 장비를 고안하기 위하여 첫째, OFDMA의 기본이론을 학습하고, 둘째 OFDMA 송/수신기 구조를 검토하였으며 셋째, 광대역 디지타이져를 구현하였다. 광대역 통신기법 중 OFDMA에 기반한 Wimax 신호분석 알고리즘을 설계하여 I, Q신호를 통한 Wimax 물리층 분석 SW구현을 제안하였다. IF다운 컨버터는 스펙트럼 분석기의 수신 모듈 및 LO발생 모듈을 이용하였으며, I, Q 데이터에 의한 WiMAX 신호분석 알고리즘을 통해 정량적 분석결과를 도출 하였다. We describe and anlayzes the methodology and implementation results of H / W configuration and signal characteristics analysis algorithm for analyzing equipment for analyzing OFDMA physical layer based on 802.16e. Recently, demand for signal analysis of instruments that analyze these signals with the development of digital communication signals is rapidly increasing. Accordingly, it is necessary to develop signal analysis equipment capable of analyzing characteristics of a broadband communication signal using a wideband digital signal processing module. In this paper, we have studied the basic theory of OFDMA in order to devise a device capable of analyzing characterisitcs of broadband communication signals. Second, the structure of OFDMA transmitter/receiver was examined. Third, a wideband digitizer was implemented. we design Wimax signal analysis algorithm based on OFDMA among broadband communication methods and propose Wimax physical layer analysis S/W implementation through I, Q signals. The IF downconverter used the receiver module and the LO generation module of the spectrum analyzer. Quantitative analysis result is obtained through the algorithm of Wimax signal analysis by I, Q data.

수신 빔형성 프리앰블을 이용한 송수신 빔형성 기반 OFDMA/TDD 시스템

허주,장경희,Heo, Joo,Chang, Kyung-Hi 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.9a

It is well-known that mobile communication systems are usually limited in their performance and capacity by three major impairments, which are multipath fading, delay spread and co-channel interference (CCI). OFDMA (OFDM-FDMA) system can cope with the multipath fading and delay spread easily due to the beneficial properties of OmM technology. Though OFDMA scheme avoids intra-cell interference using the orthogonality among subcarriers, the scheme contains difficulty of reducing co-channel interference. Therefore, in this paper, adaptive antenna techniques are deployed into OFDMA/TDD system to minimize the co-channel interference induced by adjacent cells and to enhance the uplink performance. For the improvement of downlink performance, we apply TxAA (Transmit Adaptive Array), a kind of transmit diversity technique, utilizing preamble symbols for training antenna may into OFDMA/TDD transmitter side. Simulation results show that the uplink and downlink performance under multipath Rayleigh fading channel improved 9dB and 7dB each compared with the case of single antenna system at target BER $10^{-3}$ . 이동 통신 시스템의 성능은 다중 경로 페이딩, 지연 확산 및 동일 채널 간섭 (Co-Channel Interference CCI)에 크게 영향을 받는다. OFDMA (OFDM-FDMA) 시스템은 OFDM 의 특성상 다중 경로 페이딩 및 지연 확산에 쉽게 대처할 수 있다. 또한 OFDMA 시스템은 서브 캐리어 간에 유지되는 직교성을 이용하여 셀 내의 간섭을 피할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 인접 셀로부터 오는 CCI를 감소시키는 면에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 인접 셀로부터의 CCI 를 감소시키고 상향 링크의 성능을 향상시키기 위하여, 배열 안테나 기술을 OFDM/TDD 시스템에 적용한다. 또한 하향링크의 성능을 향상시키기 위하여, 배열 안테나의 적응을 위한 프리앰블 심볼 구간동안 채널을 추정한 후, 이 값을 이용하여 하향 링크 전송시 송신 다이버서티 기법의 하나인 TxAA (Transmit Adaptive Array) 방식을 적용하였다. 시뮬레이션 결과에 의하면 다중 경로 레일레이 페이딩 채널에서 단일 안테나 시스템에 비하여 $10^{-3}$ BER에서 상향링크는 9dB, 하향 링크는 7dB 정도 성능이 개선됨을 알 수 있다.

OFDMA 하향링크 시스템에서의 PAPR 저감을 위한 다단계 및 가변길이 첨두 윈도윙 기법들

이성은,홍대식,방극준,민현기 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol. No.

This paper proposes two peak-windowing algorithms for peak-to-average power reduction (PAPR) of orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) downlink systems. The proposed algorithms mitigate the effect of excessive suppression due to successive peaks or relatively high peaks of the signal. First, multi-stage peak windowing algorithm is proposed, which exploits multiple threshold of target PAPR in order to step down the peaks gradually. Secondary, variable-length peak windowing algorithm is proposed, which adapts the window length with respect to the existence of successive peaks within a half of window length. Therefore, the proposed method reduces the distortion of signal amplitude caused by window overlapping. The proposed algorithms outperform the conventional peak windowing with the aid of window-length adaptation or sequential peak power reduction. Simulation results show the efficiency of the proposed algorithms over OFDMA downlink systems, especially WiBro systems. 본 논문에서는 OFDMA 하향링크 시스템에서 PAPR를 저감할 수 있는 두 가지 새로운 첨두 윈도윙(peak windowing) 기법을 제안한다. 제안한 첨두 윈도윙 기법들은 기존의 첨두 윈도윙 기법에서 매우 인접한 여러 개의 첨두들 또는 주변 신호에 비해 상대적으로 큰 첨두에 의해 발생하는 과도한 신호 왜곡 효과를 완화시킨다. 여러 단계의 임계치를 이용한 다단계 첨두 윈도윙(multi-stage peak windowing) 기법은 인접 신호에 비해 상대적으로 매우 큰 첨두들을 우선적으로 제거함으로써, 윈도우가 과도하게 인접 신호를 억제할 수 있는 경우를 방지한다. 다음으로 가변적인 윈도우 길이를 이용하는 가변길이 첨두치 윈도윙(variable-length peak windowing) 기법은 연속적인 첨두가 매우 인접하여 발생하였을 경우 여러 첨두에 적용되는 윈도우들이 중첩되지 않도록 윈도우 길이를 줄여서 과도하게 인접 신호가 억제되는 경우를 줄이게 된다. 제안한 첨두 윈도윙 기법들은 인접하여 발생하는 연속적인 첨두치나 상대적으로 큰 첨두에 의한 과도한 신호 억제를 미연에 방지함으로써 기존의 첨두 윈도윙 기법에 비해서 우수한 성능을 나타낸다. 기존의 첨두 윈도윙 기법 및 제안한 첨두 윈도윙 기법의 수신비트 오율(BER), 스펙트럼 특성은 OFDMA를 적용한 WiBro 하향링크 모의 실험 환경을 통해서 평가되며, 이를 통해 제안한 첨두 윈도윙 기법이 월등한 성능을 나타냄을 검증한다.

OFDMA 하향링크 시스템에서의 PAPR 저감을 위한 다단계 및 가변길이 첨두 윈도윙 기법들

이성은(Sungeun Lee),민현기(Hyunkee Min),방극준(Keukjoon Bang),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.-

본 논문에서는 OFDMA 하향링크 시스템에서 PAPR를 저감할 수 있는 두 가지 새로운 첨두 윈도윙(peak windowing) 기법을 제안한다. 제안한 첨두 윈도윙 기법들은 기존의 첨두 윈도윙 기법에서 매우 인접한 여러 개의 첨두들 또는 주변 신호에 비해 상대적으로 큰 첨두에 의해 발생하는 과도한 신호 왜곡 효과를 완화시킨다. 여러 단계의 임계치를 이용한 다단계 첨두 윈도윙(multi-stage peak windowing) 기법은 인접 신호에 비해 상대적으로 매우 큰 첨두들을 우선적으로 제거함으로써, 윈도우가 과도하게 인접 신호를 억제할 수 있는 경우를 방지한다. 다음으로 가변적인 윈도우 길이를 이용하는 가변길이 첨두치 윈도윙(variable-length peak windowing) 기법은 연속적인 첨두가 매우 인접하여 발생하였을 경우 여러 첨두에 적용되는 윈도우들이 중첩되지 않도록 윈도우 길이를 줄여서 과도하게 인접 신호가 억제되는 경우를 줄이게 된다. 제안한 첨두 윈도윙 기법들은 인접하여 발생하는 연속적인 첨두치나 상대적으로 큰 첨두에 의한 과도한 신호 억제를 미연에 방지함으로써 기존의 첨두 윈도윙 기법에 비해서 우수한 성능을 나타낸다. 기존의 첨두 윈도윙 기법 및 제안한 첨두 윈도윙 기법의 수신비트 오율(BER), 스펙트럼 특성은 OFDMA를 적용한 WiBro 하향링크 모의 실험 환경을 통해서 평가되며, 이를 통해 제안한 첨두 윈도윙 기법이 월등한 성능을 나타냄을 검증한다. This paper proposes two peak-windowing algorithms for peak-to-average power reduction (PAPR) of orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) downlink systems. The proposed algorithms mitigate the effect of excessive suppression due to successive peaks or relatively high peaks of the signal. First, multi-stage peak windowing algorithm is proposed, which exploits multiple threshold of target PAPR in order to step down the peaks gradually. Secondary, variable-length peak windowing algorithm is proposed, which adapts the window length with respect to the existence of successive peaks within a half of window length. Therefore, the proposed method reduces the distortion of signal amplitude caused by window overlapping. The proposed algorithms outperform the conventional peak windowing with the aid of window-length adaptation or sequential peak power reduction. Simulation results show the efficiency of the proposed algorithms over OFDMA downlink systems, especially WiBro systems.

휴대 인터넷을 위한 OFDMA 시스템에서 비선형 전력 증폭기와 반송파 주파수 편차의 영향

박희라,최승국,Park Hee-Ra,Choi Seung-Kuk 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.7a

휴대 인터넷 서비스를 위한 OFDMA의 상$\cdot$하향링크에서 비선형 전력 증폭기와 반송파 주파수 편차의 영향을 고려하여 데이터가 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널을 통하여 전송될 때 비트 오류율을 분석한다. 분석 결과, OFDMA 상향링크가 하향링크 경우에 비하여 비선형 전력 증폭기와 주파수 편차에 더 큰 영향을 받는다. 본 논문에서는 우선 그 원인을 밝히고 우수한 비트 오류율 특성을 위하여 상·하향링크에서 사용자 수에 따라 요구되는 비선형 증폭기의 최대 출력 전력 대 평균 출력 전력 비(OBO)와 반송파 주파수 편차의 크기를 구한다. We evaluate the BER performance of OFDMA system for Wibro services in frequency selective Rayleigh fading channel, considering the carrier frequency offset and the nonlinear high power amplifier. In the uplink OFDMA, nonlinear amplifier and frequency offset introduce larger BER degradation than in the downlink. We explain the reason and obtain the required output back-off of the nonlinear amplifier and value of frequency offset for good BER performance.

An OFDMA-Based Next-Generation Wireless Downlink System Design with Hybrid Multiple Access and Frequency Grouping Techniques

Lee Won-Ick,Lee Byeong Gi,Lee Kwang Bok,Bahk Saewoong The Korea Institute of Information and Commucation 2005 Journal of communications and networks Vol.7 No.2

This paper discusses how to effectively design a next-generation wireless communication system that can possibly provide very high data-rate transmissions and versatile quality services. In order to accommodate the sophisticated user requirements and diversified user environments of the next-generation systems, it should be designed to take an efficient and flexible structure for multiple access and resource allocation. In addition, the design should be optimized for cost-effective usage of resources and for efficient operation in a multi-cell environment. As orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) has turned out in recent researches to be one of the most promising multiple access techniques that can possibly meet all those requirements through efficient radio spectrum utilization, we take OFDMA as the basic framework in the next-generation wireless communications system design. So, in this paper, we focus on introducing an OFDMA-based downlink system design that employs the techniques of hybrid multiple access (HMA) and frequency group (FG) in conjunction with intra-frequency group averaging (IFGA). The HMA technique combines various multiple access schemes on the basis of OFDMA system, adopting the multiple access scheme that best fits to the given user condition in terms of mobility, service, and environment. The FG concept and IFGA technique help to reduce the feedback overhead of OFDMA system and the other-cell interference (OCI) problem by grouping the sub-carriers based on coherence band-widths and by harmonizing the channel condition and OCI of the grouped sub-carriers.

Sum-Rate Capacity Evaluation Methodology for MIMO-OFDMA Systems

Han-Shin Jo 보안공학연구지원센터 2015 International Journal of Multimedia and Ubiquitous Vol.10 No.2

Recently, the long-term evolution (LTE) system has emerged as a major concern within the 3rd Generation Partnership Project (3GPP and 3GPP2). Orthogonal frequency division multiple accesses (OFDMA) have been considered within the LTE system as a major technology for cellular radio access. In addition, numerous research groups have proposed the incorporation of technologies such as multi-user scheduling, multi-input multi-output (MIMO), and adaptive modulation and coding (AMC) into OFDMA. However, system-level simulation is required to assess how these technologies interact and to evaluate and optimize each technology with respect to system-level performance in real cellular environments. This article discusses an evaluation methodology of system-level simulation for a MIMO-OFDMA system. The approach by which the capacity evaluation of the MIMO-OFDMA system was conducted and resulting sum-rate capacity is discussed.

OFDMA/TDD 시스템을 위한 효율적인 동기 추정 및 셀 탐색 기법

김정주,노정호,장경희,Kim, Jung-Ju,Noh, Jung-Ho,Chang, Kyung-Hi 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.9a

본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 접속/시 분할 다중화(OFDMA/TDD :OFDM-FDMA/ Time Division Duplexing) 시스템에서의 프리앰블 모델을 분석하고, AWGN과 ITU-R M.1225 Ped-B 및 Veh-A 채널 환경에서 OFDMA/TDD 시스템에 적용된 심볼 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정과 셀 탐색 성능을 모의 실험을 통하여 그에 따른 성능을 Detection Probability, False Alarm, Missing Probability, Mean Acqusition Time 및 (MSE) Mean Square Error 로 확인한다. 특히, 심볼 타이밍 오프셋 추정에서는 향상된 성능을 가지는 프리앰블 구조 및 알고리즘을 제안한 후, 기존의 프리앰블 구조와 그에 따른 성능을 비교 분석한다. In this parer, we analyze the preamble model in the OFDMA/TDD(OFDM-FDMA/Time Division Duplexing). Besides, under AWGN, ITU-R M.1225 Ped-B and Veh-A channel environments, we analyze capabilities of symbol timing & carrier frequency offset and performance of cell searching capabilities applied to OFDM/TDD system through computer simulation. The performance using Detection Probability, False Alarm Probability, Missing Probability, Mean Acquisition Time and MSE(Mean Square Error) is analyzed. Especially, in the case of symbol timing offset estimation, the preamble structure and its algorithm with enhanced performance are proposed and then compared with existing ones.