본 논문에서는 2.45GHz 대역 IEEE 802.15.4 LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network; ZigBee) 시스템의 수신기를 위한 개선된 방식의 symbol detector 알고리즘을 제안한다. 저가 구현을 지향하는 LR-WPAN 시스템의 특성상 규격에서 권고하는 frequency tolerance는 $pm$80ppm(196KHz, 송수신 각각 $pm$40ppm)으로서 이러한 큰 주파수 옵셋 환경에서도 안정된 동작이 가능한 symbol detector 알고리즘이 요구된다. 일반적으로 LR-WPAN의 수신 모뎀을 위해 주파수 옵셋에 강인한 noncoherent 기반의 symbol detector 사용되나 noncoherent 방식은 I/Q 제곱 과정에서의 제곱 손실에 의해 성능 열화 및 구현의 복잡도 증가를 유발하게 된다. 따라서 본 논문에서는 단일 preamble 심볼을 이용한 주파수 옵셋 추정기를 통해 주파수 옵셋을 보상해주는 coherent 방식의 symbol detector를 제안한다. 제안된 방식은 noncoherent 방식의 제곱 손실을 제거하여 성능을 향상시킴과 동시에 복잡도를 감소시켜 초소형, 저전력, 저가를 지향하는 LR-WPAN 수신기에 보다 적합하도록 설계되었으며, 다양한 채널 환경에서의 성능 평가를 통하여 제안된 알고리즘이 differential detection 기반의 noncoherent 방식보다 1dB의 향상된 성능을 보임을 입증하였다
In this paper, we propose an enhanced symbol detector algorithm for 2.45GHz LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network) receiver. Because the frequency offset of $pm$80ppm on 2.45GHz band is recommended in IEEE 802.15.4 LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network) specification, a symbol detector algorithm having stable operation in the channel environment with large frequency offset is required. For robustness to the frequency offset, non-coherent detection-based symbol detector algorithm is typically applied in the LR-WPAN receiver modem. However, the noncoherent symbol detector has increased performance degradation and hardware complexity due to squaring loss of I/Q squaring operation. Therefore we propose a coherent detection-based symbol detector algorithm with frequency offset compensation using a preamble symbol. The proposed algorithm is more suitable for LR-WPAN receiver aimed at low-cost, low-power and low-complexity than the non-coherent symbol detector, since it can reduce performance degradation due to squaring loss of I/Q squaring operation and implementation complexity. Simulation results show that the proposed algorithm has performance improvement of about 1dB in various channel environments.
