This thesis investigates a new frame synchronizer that can achieve frame sync in presence of frequency offset.
First, a maximum likelihood (ML) algorithm for joint frame synchronization, frequency and channel estimation is developed. Its derivation starts with the assumption of additive white Gaussian noise (AWGN) channels. The modified estimators which are robust to frequency acquisition offset is proposed using grid search of frequency offset and tentative frequency offset estimation. This results is extended to frequency selective channels.
In the second part, the proposed frame sync scheme is extended to the systems for multiple transmit antennas. This is a direct extension of the rule in frequency selective channels. When the number of antenna is one, the former rule reduced to the latter. Through computer simulations, in several transmit diversity systems are classified by space time modulation are compared. Periodic training sequences can simplify the implementation of the joint ML frame sync estimator at the expense of performance degradation, To circumvent this problem, modified periodic training sequence is proposed.
Finally, the proposed frame sync method is extended to fast fading channel environments. To extend the estimation method to fast fading channels, polynomial time-varying channel model is employed. Through computer simulations, it is shown that the estimation method exhibits robust performance in fast fading channel environments.
디지털 무선 동기 시스템에서 송신된 신호를 복원하기 위해서는 프레임 동기, 주파수 오차 및 채널 추정이 선행 되어야 한다. 본 논문은 주파수 오차가 있을 때 프레임 동기를 수행하는 새로운 프레임 동기화기를 연구하였다.
먼저, 프레임 동기, 주파수 오차 및 채널 추정을 동시에 수행하는 최우 (Maximum Likelihood) 알고리즘을 개발하였다. 이 방법은 백색 가산 잡음 (additive white Gaussian noise: AWGN) 채널 환경에서 먼저 유도 되었고, 주파수 오차에 상관없이 일정한 성능을 나타내는 간단화된 알고리즘을 제안하였다. 또한 이 결과는 주파수 선택적 채널 (frequency selective channels) 환경으로 확장되었다. 특히 주파수 비선택적 채널 (frequency flat channels) 환경에서 백색 가산 잡음 채널 환경에서 제안된 방법과 주파수 선택적 채널환경에서의 제안된 방법을 비교하였다.
다음으로, 제안된 프레임 동기 알고리즘을 다수의 송신 안테나를 사용하는 시스템으로 확장하였다. 이것은 주파수 선택적 채널 환경에서의 제안된 방법의 직접 확장이다. 안테나의 수가 하나일 경우에 전자의 알고리즘은 후자의 알고리즘으로 간단화 된다. 각 안테나로 부터의 채널이 주파수 비선택적 채널 환경일 경우에 기존에 제안된 많은 송신 다양성 (Diversity) 시스템에 적용하고, 특히 수신기의 복잡성을 간단히 할 수 있는 주기적인 훈련 신호를 주기적인 블록에 랜덤 신호를 주므로 주기적인 훈련 신호 사용의 단점인 프레임 동기의 성능 저하를 극복할 수 있는 수정된 주기적인 훈련 신호를 제안하였다. 또한 각 안테나에서 주파수 선택적 채널일 경우에 송신 지연 다양성 시스템이 안테나 다양성 효과에 의해 성능이 개선됨을 모의 실험을 통해 보였다.
마지막으로, 제안된 프레임, 주파수 오차, 및 채널에 대한 동시 최우 추정 방법을 시변 (time-varying) 채널 환경으로 확장하였다. 시변 채널 환경으로의 확장을 위해서는 폴리노미얼 (polynomial) 시변 채널 모델이 도입되었다. 컴퓨터 모의 실험을 통해 이 추정 방법이 빠르게 변하는 채널 환경에서 좋은 추정 성능을 나타내는 것을 확인하였으며,
정규화된 도플러 주파수가 어느 정도 커짐에 따라 두 채널의 다양성 효과에 의해 프레임동기가 개선되며, 많이 클 경우에 채널 모델의 오류가 커져 성능이 저하됨을 보였다.
