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A STUDY ON THE INITIAL SYNCHRONIZATION TECHNIQUES IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM : A STUDY ON THE INITIAL SYNCHRONIZATION TECHNIQUES IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM 원문보기

  • 저자

    김병규

  • 학위수여기관

    세종대학교 컴퓨터공학과

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    컴퓨터공학과

  • 지도교수

    유영환

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

  • 키워드

    WBAN LTE Sector cell index carrier frequency offset frame synchronization joint estimation;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541053&outLink=K  

  • 초록

    최근 일상생활에서 무선통신 서비스가 보편화함에 따라 무선통신 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 고품질의 멀티미디어를 전송 할 수 있는 다중 반송파 기반의 LTE (Long Term Evolution) 시스템과 3M 이내의 사람의 몸이나 외부 디바이스들을 무선으로 통신하는 WBAN (Wireless Body Area Network) 시스템이 특히 주목을 받고 있다. WBAN은 센서를 인체에 부착하거나, 인간의 몸에 이식하는 의료용과 다른 멀티미디어 기기와 통신하는 비 의료용으로 구분된다. 이식형 또는 부착형의 센서는 배터리 교체가 힘들 기 때문에 저 전력으로 구동 되고, 의료용으로 사용 될 시, 생명과 관련된 환자들의 정보는 전송이 보장되어야 한다. 단일 반송파 시스템인 WBAN은 채널이 변화하는 환경에서 동기 오차가 발생할 경우 신호 검출의 어려움이 따르기 때문에, WBAN 시 템에서 동기 오차는 성능 열화를 가져온다. 그리고 LTE 시스템의 셀 탐색 기법은 단말기에서 가장 먼저 수행되는 동기 과정으로 주파수 동기, 셀 ID검출, CP길이 검출, 초기 프레임 동기 등의 단계를 포 함한다. LTE 시스템은 프리앰블 신호가 존재하지 않아, 한정된 PS신호와 SS신호를 사용하며, 초기 셀ID 및 주파수 동기 오차를 추정하는데 매우 민감하다. 따라서 이러한 LTE/WBAN 시스템에서 성능을 향상하기 위한 동기화 기법은 반드시 필요하다. 본 논문은 LTE 시스템과 WBAN 시스템을 중심으로 4세대 이동통신 시스템과 근거리 무선 네트워크 시스템을 소개하며, 기존의 동기화 기법과 기존의 기법보다 향상된 동기화 기법을 제안한다. 첫 번째로, 단일 반송파 기반의 WBAN 시스템에서 주파수 오차에 강건한 시간동기 오차와 주파수 오차 추정 기법을 제안한다. 협대역 WBAN 시스템에서 제안하는 기법은 수신 받은 신호와 수신 받은 인접한 신호의 상호상관 값과 수신단에서 알고 있는 프리앰블과 인접한 프리앰블의 상호상관 값을 사용해, 주파수 오차에 민감한 기존의 기법과는 달리 주파수 오차에 강건한 성능을 가진다. 두 번째로, 다중 반송파 기반의 LTE 시스템에서 낮은 계산 복잡도를 갖는 셀 ID 및 주파수 오차 추정 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 PS신호의 대칭적인 특성과 상호 상관값을 사용하여 기존의 기법보다 적은 계산 복잡도를 가진다. 제안하는 기법은 기존의 셀 ID 및 주파수 오차 추정 기법보다 낮은 복잡도를 가지고, 유사한 성능을 보여준다.


    Recently, increasing demands of communication service, various wireless communication systems are being developed. Among them, a wireless body area network (WBAN) is a radio frequency-based wireless communication technology that consists of a number of different sensor and actuator nodes interconnected with a body gateway. Considering the limited resources of power and size in WBAN applications, simple and noise robust synchronization algorithms are required. Also, the increasing demands of multimedia services have lead to great interest in wireless communication technology. The demands for higher data transfer are increasing because the consumer needs for high-quality transmissions, such as high-quality video, mobile game and other applications. Accordingly, many services using communications were common such as long term evolution (LTE). This thesis deals with an initial synchronization algorithms in WBAN system. Frame synchronization and frequency offset estimation are extremely important in the design of a robust WBAN receiver. Also, this thesis introduces structure of the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based by LTE system. The LTE system, it is an important step for mobile user equipment (UE) to establish connection with the best serving base station (BS) as fast as possible, i.e. to estimate symbol timing, frame timing, carrier frequency offset, and to identify the operating sector and cell index (CID). First, this thesis proposes a detection strategy such as frame synchronization and frequency estimation is described for wearable WBAN systems, which can provide benefits to the overall system performance. In particular, algorithms are devised for the frame detection, carrier frequency offset (CFO) synchronization, and joint fine-time and phase-offset estimation by exploiting the spike-like property of the physical layer convergence protocol (PLCP) preamble and the frame structure in the WBAN system. Second, this thesis suggests a low computational complexity joint detection of CID and integer frequency offset (IFO) synchronization algorithm in the OFDM based LTE system with primary synchronization signal (PSS). To reduce computational complexity, the PSS used for joint parameter estimation is grouped into a number of subsets so that the pilots in each subset are strongly correlated. The simulation result shows that the proposed joint detection of CID and IFO synchronization algorithm achieves a similar performance with the conventional algorithm and has a low computation complexity. Overall, this thesis provides a initial synchronization algorithms for WBAN system and LTE system based on detailed physical layer parameters. Furthermore, the computer simulation result provide that the proposed algorithm outperform conventional algorithm in terms of mean square error (MSE) performance and false alarm rate.


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