The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Performance Analysis of Asynchronous OFDMA Uplink Systems with Timing Misalignments over Frequency-selective Fading Channels

주파수 선택적 페이딩 채널에서 시간오차에 의한 비동기 OFDMA 상향 시스템의 성능 분석

  • 박명희 (연세대학교 전기전자공학과 정보통신연구실) ;
  • 고균병 (연세대학교 전기전자공학과 정보통신연구실) ;
  • 박병준 (연세대학교 전기전자공학과 정보통신연구실) ;
  • 이영일 (수원대학교 전기공학과) ;
  • 홍대식 (연세대학교 전기전자공학과 정보통신연구실)
  • Published : 2005.02.28
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) uplink environments, asynchronously received signals can cause multiple access interference (MAI). This paper focuses on the performance degradation due to the MAI over frequency-selective fading channels. We first introduce the timing misalignment, which is defined as the relative timing difference between asynchronous timing error of uplink user and reference time of the base station, and analytically derive the MAI using the power delay profile of wide-sense stationary uncorrelated scattering (WSSUS) channel model. Then, the effective signal-to-noise ratio (SNR) and the average symbol error probability (SEP) are derived. The proposed analytical results are verified through simulations with respect to the region of the timing misalignment and the number of asynchronous users.

본 논문에서는 비동기 사용자가 존재할 때 OFDMA 상향 시스템의 성능을 주파수 선택적 페이딩 채널 환경에 대해 분석한다. 이를 위해, 각 사용자의 시간오차를 기지국 기준시간에 대한 상대적인 시간오차로 표현하고 상대적인 시간오차에 의한 다중접속간섭을 유도한다. 다중접속간섭은 주파수 선택적 페이딩 채널의 WSSUS (Wide-sense stationary uncorrelated scattering) 채널 모델에 기반하여 유도된다. 성능 분석을 위하여 다중접속간섭을 포함한 평균 신호대 간섭잡음비를 유도하고 최종적으로 평균 심볼에러확률을 표현한다. 유도된 심볼에러확률은 컴퓨터 모의실험을 통하여 분석의 정확도를 확인한다.

Keywords

References

  1. L. Wei and C. Schlegel, 'Synchronization requirements for multi-user OFDM on satellite mobile and two-path Rayleigh fading channels,' IEEE Trans. on Commun., vol. 43, pp. 887-895, Feb./Mar./Apr. 1995 https://doi.org/10.1109/26.380121
  2. C. Y. Wong, R. S. Cheng, K. B. Letaief, and R. D. Murch, 'OFDM with adaptive subcarrier, bit, and power allocation,' IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 17, pp. 1747-1757, Oct 1999 https://doi.org/10.1109/49.793310
  3. J.-J. van de Be다, P. O. Borjesson, M.-L. Boucheret, D. Landstrom, J. M. Arenas, P. Odling, C. Ostberg, M. Wahlqvist, and S. L. Wilson, 'A time and frequency synchronization scheme for multiuser OFDM,' IEEE J. Select. Areas Commun., vol 17, pp. 1900-1914, Nov. 1999. https://doi.org/10.1109/49.806820
  4. 조한규, 노상민, 유현규, 조영보, 조면균, 홍대식, '4세대 이동통신 시스템을 위한 다중반송파 전송 기법,' 대한전자공학회 텔레콤, 제19권, 제2호, pp. 21-32, 2003년 12월
  5. I. Koffman and V. Roman, 'Broadband wireless access solutions based on OFDM access in IEEE 802.16' IEEE Commun. Mag., vol. 40, pp. 96-103, April 2002
  6. S. Barbarossa, M. Pompili, G. B. Giannakis, 'Channel-independent synchronization of orthogonal frequency division multiple access systems,' IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 22, pp. 474-486, Feb. 2002
  7. M. Park, K. Ko, H. Yoo, and D. Hong, 'Performance analysis of OFDMA uplink systems with symbol timing misalignment,' IEEE Commun. Lett., vol. 7, pp. 376-378, Aug. 2003 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2003.815671
  8. M. Morelli, 'Timing and frequency synchronization for the uplink of an OFDMA system' IEEE Trans. on Commun., vol. 52, pp. 296-306, Feb. 2004 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2003.822699
  9. M. S. El-tanany, Y. Wu, and L. Hazy, 'OFDM uplink for interactive broadband wireless: analysis and simulation in the presence of carrier, clock, and timing errors,' IEEE Trans. on Broadcasting, vol. 47, pp. 3-19, March 2001 https://doi.org/10.1109/11.920776
  10. J. G. Proakis, Digital communications. New York: McGraw Hill, 1995
  11. M. G. Simon and M.-S. Alouini, Digital communications over fading channels. New York: John Wiley & Sons, 2000
  12. COST 207 TD(86)51-REV 3 (WG1), 'Proposal on channel transfer functions to be used in GSM test late 1986,' Tech. Rep., Office Official Publications European Communities, Sep. 1986
  13. K. Ko, T. Kim, C. Kang, and D. Hong, 'Performance analysis of asynchronous MC-CDMA systems with a cyclic prefix,' in Proc. IEEE MILCOM 2002, pp. 558-561, 2002