FADAC-OFDM: Frequency-Asynchronous Distributed Alamouti-Coded OFDM

Bong-seok Kim,Kwonhue Choi IEEE 2015 IEEE Transactions on Vehicular Technology VT Vol.64 No.2

<P>We propose frequency-asynchronous distributed Alamouti-coded orthogonal frequency-division multiplexing (FADAC-OFDM). The proposed scheme effectively mitigates the intercarrier interference (ICI) due to frequency offset (FO) between two distributed antennas. The transmitter side of the proposed scheme transmits each of the two subslots in Alamouti code through two remote subcarriers symmetric to the center frequency and is referred to as space-frequency reversal schemes by Wang et al. or Choi. The receiver side of the proposed scheme is significantly different from the conventional scheme or the scheme proposed by Wang et al. in that it performs two discrete Fourier transform (DFT), each of which is synchronized to each transmit antenna's carrier frequency. The decision variables are generated by performing a simple linear combining with the same complexity as that of the conventional Alamouti code. The derivation shows that in flat-fading channels, the dominant ICI components due to FO cancel each other during the combining process. The proposed scheme achieves almost the same performance as the ideal Alamouti scheme, even with large FO. To use this ICI self-cancellation property for selective fading channels or in cases with timing offset (TO) between two transmit antennas, the total subcarriers are divided into several subblocks, and the proposed scheme is applied to each subblock. For mildly selective channels or cases with practically small TO, the proposed scheme achieves significantly improved performance compared with the conventional space-frequency Alamouti-coded OFDM.</P>

OFDM 기반 시스템에서 파일럿 심볼을 이용한 새로운 정수 주파수 옵셋 추정 기법

이영윤(Youngyoon Lee),김상훈(Sanghun Kim),한태희(Tae Hee Han),유승환(Seung Hwan Yoo),김선용(Sun Yong Kim),윤석호(Seokho Yoon) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.6A

본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 시스템 기반의 디지털 비디오 방송 (digital video broadcasting: DVB) 시스템에서 파일럿 심볼을 이용하여 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기법을 제안하였다. OFDM 기반의 DVB 시스템에서 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기존 기법은 파일럿 심볼이 제공하는 조합 정보 중 일부분만 이용하였다. 따라서 본 논문에서는 파일럿 심볼이 제공하는 모든 조합정보를 이용하여 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기법을 제안하였다. 기존 기법과 제안한 기법의 정수 주파수 옵셋 추정 성능을 비교하기 위해 덧셈꼴 백색 정규잡음 환경과 (additive white Gaussian noise: AWGN) 다중 경로 레일리 (multipath Rayleigh) 환경에서 모의실험을 수행하였으며, 이를 통해 제안한 기법의 정수 주파수 옵셋 추정 성능이 기존 기법보다 뛰어남을 확인하였다. In this paper, a novel pilot-aided integer frequency offset estimation scheme is proposed for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based digital video broadcasting (DVB) systems. The conventional pilot-aided integer frequency offset estimation scheme proposed for OFDM-based DVB systems exploits the partial information of combinations provided by pilots. Thus, in this paper, we propose a novel integer frequency offset estimation scheme exploiting all information of pilot combinations. To compare the performance of the proposed scheme with that of the conventional scheme, we conduct a simulation in additive white Gaussian noise (AWGN) and multipath Rayleigh channels, which shows that the proposed scheme outperforms the conventional scheme in terms of the probability of integer frequency offset estimation failure.

An Analysis of Trellis-Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex over Frequency-Selective Fading Channel

Suh, Heejong,Zhang, Ke The Institute of Electronics and Information Engin 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.11

본 논문에서는 시간분산 통신로에 주파수선택성 페이딩과 다중경로 페이딩을 극복하기 위해서, 격자부호 변조와 OFDM을 결합한, 격자부호 직교주파수분할 다중통신방식(TC-OFDM) 시스템의 성능을 분석한다. 시간분산 통신로를 대상으로 부호율 2/3인 격자부호 8DPSK- OFDM의 BER 성능을 모의실험하고 분석한다. OFDM의 여러 반송파 수에 대한 격자부호의 설계를 논의한다. 실험결과, BER 10/sup -3/에서 TC-OFDM 시스템은 부호화를 하지 않은 OFDM 시스템에 비해서 6 dB 부호이득을 얻을 수 있음을 알았다. In this paper, we review a trellis-coded orthogonal frequency division multiplex (TC-OFDM) system, which combines OFDM with trellis-coded modulation, for overcoming the frequency selective and multipath fading of time dispersive channels. We simulate and analyse the BER performance of rate 2/3 trellis coded 8DPSK-OFDM over time dispersive channels. Design of the trellis codes at different carrier numbers of OFDM is discussed. Results show that TC-OFDM system can provide 6 dB coding gain at a BER of 10$^{-3}$ compared with OFDM system without coding.

주기도표를 이용한 새로운 OFDM 주파수 옵셋 추정 알고리즘

안상호(Sangho Ahn),송정한(Chonghan Song),이명수(Myungsoo Lee),이성로(Seong-Ro Lee),정민아(Min-A Jung),최명수(Myeong-soo Choi),이진석(Jin-Seok Lee),윤석호(Seokho Yoon) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.2c

본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중화 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 시스템에서 주기도표를 이용한 새로운 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하였다. 기존 Ren 기법에서는 잡음이 존재하는 환경에서 실제 주파수 옵셋과 정수 주파수 옵셋 추정치의 차이가 Ren 기법의 소수 및 나머지 주파수 옵셋 추정 단계에서 추정할 수 있는 범위보다 큰 경우가 자주 존재하여, 기법의 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있었다. 본 논문에서는 Ren 기법의 소수 주파수 옵셋 추정 단계에서의 보상 범위보다 더 넓은 범위를 보상하는 새로운 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하였다. 제안한 주파수 옵셋 추정 기법은 Ren 기법의 소수 주파수 옵셋 추정 단계보다 넓은 추정 범위를 갖기 때문에, 잡음이 있는 환경에서 Ren 기법이 전혀 보상할 수 없었던 주파수 옵셋과 정수 주파수 옵셋 추정치의 차이를 보상할 수 있다. 모의실험 결과, 전체 주파수 옵셋 추정 성능이 Ren 기법보다 우수함을 확인하였다. A novel frequency offset estimation scheme using a periodogram is proposed for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. A conventional scheme proposed by Ren has a problem that the fractional and residual frequency offset estimation steps do not compensate for the difference between the real frequency offset and estimated integer frequency offset in the noise channel. So, the frequency offset estimation performance of Ren's scheme is degraded. In this paper, a frequency offset estimation scheme is proposed, which has a larger estimation range than that of the fractional and residual frequency offset estimation steps in Ren's scheme. The proposed scheme can compensate for the difference between the real frequency offset and estimated integer frequency offset, unlike Ren's scheme. From the simulation results, we can observe that the performance of the proposed scheme is better than that of Ren's scheme.

차동 결합을 이용한 새로운 OFDM 정수 주파수 옵셋 추정 기법

안상호(Sangho Ahn),정다해(Dahae Chong),한태희(Tae Hee Han),김상효(Sang-Hyo Kim),윤석호(Seokho Yoon) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.8C

시간 오차는 직교 주파수 분할 다중화 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 기술에 기반한 무선랜 (wireless local area network: WLAN) 시스템에서 주파수 옵셋 추정 시, 오류를 일으키는 원인들 중 하나이다. 시간 오차가 주파수 옵셋 추정 시에 미치는 영향을 줄이기 위하여 몇몇 연구가 진행되어 왔지만, 대부분의 주파수 옵셋 추정 기법들은 시간 오차 범위에 대한 사전 정보를 미리 알고 있다는 가정 하에 연구됨으로써, 실제 시스템에 적용되지 못하였다. 본 논문에서는 시간 오차에 대한 정보를 요구하지 않고 두 개의 연속적인 상관 값 표본 사이에 차동 결합 기법을 적용함으로서, 실제 시스템에 적용 가능한 새로운 정수 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하였다. 모의실험 결과, 제안한 기법은 시간 오차 범위에 대한 정보를 요구하지 않기 때문에, 시간 오차 분산에 강인하며, 또한 시간 오차의 범위를 정확하게 모르는 경우, 평균적으로 기존의 기법보다 더 나은 성능을 보였다. The timing offset is one of the main error sources in estimating the frequency offset in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Although some works have been done to mitigate the influence of the timing offset on the frequency offset estimation, most of the investigations require the knowledge of the timing offset range, which is not generally available in practical systems. In this paper, we propose a new frequency offset estimation scheme using differential combining between two successive correlation samples, which does not require the knowledge of the timing offset range, and thus, is robust to the timing offset variation. The simulation results show that the proposed scheme is not only robust to the timing offset variation, but also generally performs better than the conventional scheme on the average, in the case of the timing offset range being not known exactly.

BER Performance of OFDM Combined with TDM Using Frequency-Domain Equalization

Gacanin, Haris,Takaoka, Shinsuke,Adachi, Fumiyuki The Korea Institute of Information and Commucation 2007 Journal of communications and networks Vol.9 No.1

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) combined with time division multiplexing (TDM), in this paper called OFDM/TDM, can overcome the high peak-to-average-power ratio (PAPR) problem of the conventional OFDM and improve the robustness against long time delays. In this paper, the bit error rate (BER) performance of OFDM/FDM in a frequency-selective Rayleigh fading. channel is evaluated by computer simulation. It is shown that the use of frequency-domain equalization based on minimum mean square error criterion (MMSE-FDE) can significantly improve the BER performance, compared to the conventional OFDM, by exploiting the channel frequency-selectivity while reducing the PAPR or improving the robustness against long time delays. It is also shown that the performance of OFDM/FDM designed to reduce the PAPR can bridge the conventional OFDM and single-carrier (SC) transmission by changing the design parameter.

OFDM 시스템에서 윈도윙 기법을 이용한 송신 다이버시티

김용준,임민중,임대운,Kim, Yong-June,Rim, Min-Joong,Lim, Dae-Woon 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.9a

본 논문은 다중 송신 안테나를 사용하는 직교 주파수 분할 다중 반송파(OFDM: orthogonal frequency division multiplexing) 시스템에서 윈도윙 기법을 이용하여 송신 다이버시티 효과를 얻는 새로운 기법을 제안한다. 제안된 기법은 윈도우 함수의 형태에 따라 송신 다이버시티 효과가 달라지며 송신 다이버시티를 최대화하기 위한 윈도우 함수의 조건을 제시한다. 제안된 기법은 윈도우 함수의 형태에 따라 순환 지연 다이버시티 (CDD: cyclic delay diversity) 기법, 직교 송신 다이버시티(OTD: orthogonal transmit diversity) 기법, 주파수 스위치 송신 다이버시티(FSTD: frequency switched transmit diversity) 기법을 일반화한 기법으로 해석될 수 있다. In this paper, we propose a new transmit diversity scheme using window functions in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. Transmit diversity of the scheme is varied with window functions and the condition of the window function to maximize transmit diversity is derived. The proposed scheme can be considered as a generalization of the diversity schemes such as cyclic delay diversity (CDD), orthogonal transmit diversity (OTD), and frequency switched transmit diversity (FSTD).

향상된 디더 신호 설계를 통한 OFDM-IM에서의 PAPR 감소 방법

김기훈 한국통신학회 2022 韓國通信學會論文誌 Vol.47 No.3

Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation (OFDM-IM) is a new communication scheme. However, like the classical OFDM system, the OFDM-IM system has a high peak-to-average power ratio (PAPR) problem. In this letter, the enhanced dither signal design is proposed, where the dither signal in the inactive subcarriers can reduce PAPR of OFDM-IM signals. Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation (OFDM-IM) 시스템은 기존의OFDM 시스템에 색인 변조 (index modulation) 개념을 추가하여 데이터 전송율을 높인 새로운 통신 방식이다. 하지만 OFDM과 마찬가지로 OFDM-IM은 높은 peak-to-average power ratio (PAPR)을 가지고 있다. 따라서 OFDM-IM에서 디더 (dither) 신호를 비활성화 부반송파에 삽입하여 PAPR을 줄여주는 시도가있었다. 본 논문에서는 이러한 디더 신호를 더 효과적으로 설계하여 PAPR 감소 성능을 향상시켰다.

OFDM 기반 시스템에서 효율적인 정수 주파수 옵셋 추정 기법

최명수(Choi, Myeong-Soo),이영윤(Lee, Youngyoon),송익호(Song, Iickho),정민아(Jung, Min-A) 한국정보전자통신기술학회 2010 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.3 No.1

본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 기반 지상파 디지털 비디오 방송 (digital video broadcasting-terrestrial: DVB-T) 시스템에서 파일럿을 이용하여 정수 주파수 옵셋을 (integer frequency offset: IFO) 추정하는 새로운 기법을 제안한다. 기존 기법은 IFO를 추정하는데 사용되는 파일럿의 채널응답이 빠르게 변한다는 가정 하에, 파일럿이 제공하는 조합 정보 중 일부분만 이용하여 IFO를 추정한다. 본 논문에서는 IFO 추정 성능을 향상 시킬 수 있도록 파일럿이 제공하는 부가적인 조합 정보를 이용하여 IFO를 추정하는 효율적인 기법을 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 기법의 IFO 추정 성능이 기존 기법보다 뛰어남을 확인할 수 있다. This paper proposes a novel method for pilot-aided integer frequency offset (IFO) estimation in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based digital video broadcasting-terrestrial (DVB-T) systems. The conventional method proposed for estimating the IFO uses only partial information of combinations that pilots can provide, which stems from a rigorous assumption that the channel responses of pilots used for estimating the IFO change very rapidly. In this paper, we propose an efficient IFO estimation method exploiting additional information of combinations that pilots can provide to improve the performance of the IFO estimation. The simulation results show that the proposed method outperforms the conventional method in terms of the IFO detection probability.

차동 결합을 이용한 새로운 OFDM 정수 주파수 옵셋 추정 기법

안상호,김상효,한태희,정다해,유승수,김선용 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.8

시간 오차는 직교 주파수 분할 다중화 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 기술에 기반한 무선랜 (wireless local area network: WLAN) 시스템에서 주파수 옵셋 추정 시, 오류를 일으키는 원인들 중 하나이다. 시간 오차가 주파수 옵셋 추정 시에 미치는 영향을 줄이기 위하여 몇몇 연구가 진행되어 왔지만, 대부분의 주파수 옵셋 추정 기법들은 시간 오차 범위에 대한 사전 정보를 미리 알고 있다는 가정 하에 연구됨으로써, 실제 시스템에 적용되지 못하였다. 본 논문에서는 시간 오차에 대한 정보를 요구하지 않고 두 개의 연속적인 상관 값 표본 사이에 차동 결합 기법을 적용함으로서, 실제 시스템에 적용 가능한 새로운 정수 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하였다. 모의실험 결과, 제안한 기법은 시간 오차 범위에 대한 정보를 요구하지 않기 때문에, 시간 오차 분산에 강인하며, 또한 시간 오차의 범위를 정확하게 모르는 경우, 평균적으로 기존의 기법보다 더 나은 성능을 보였다.