본 논문에서는 3GPP LIE(Long Term Evolution)에서 하향링크로 고려하고 있는 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템의 주파수 동기를 위한 수신기 구조를 제안한다. 일반적으로 OFDMA 시스템에서는 대략적 주파수 동기와 미세 주파수 동기가 구분되어 수행된다. 본 논문에서는 대략적 주파수 동기를 위해 동기 채널인 P-SCH(Primary-Synchronization Channel) 신호를 사용하고, 미세 주파수 동기를 위해서는 OFDMA 심볼의 보호구간(CP: Cyclic Prefix)을 이용하는 방안을 고려한다. P-SCH 신호는 이용 가능한 부반송파 개수가 충분히 많지 않고, ZC(Zadoff Chu) 시퀀스 특유의 성질로 인해 차동 상관 특성이 비교적 좋지 않은 단점이 있다. 따라서 기존 대략적 주파수 동기 알고리즘들은 충분한 성능 이득을 얻지 못한다. 본 논문에서는 대략적 주파수 동기 성능 향상을 위해 기존 차동 상관 알고리즘을 변형한 새로운 방식을 제안한다. 또한, 미세 주파수 동기의 안정된 성능을 보장하기 위해 효과적인 PLL(Phase Locked Loop) 구조를 제시한다. 컴퓨터 모의실험 결과를 통해 본 논문에서 제안한 대략적 주파수 동기 알고리즘은 기존 방식들에 비해 상대적으로 우수한 성능을 발휘하며, 2차 PLL을 통한 미세 주파수 옵셋 추적 방식은 고속 이동체 환경에서도 충분히 우수한 성능을 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.
In this paper, we propose a receiver structure for frequency synchronization in OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) system which is considered as 3GPP LTE(Long Term Evolution) downlink. In general, OFDMA frequency synchronization consists of two parts: coarse synchronization and fine synchronization. We consider P-SCH (Primary-Synchronization Channel) and CP (Cyclic Prefix) of OFDMA symbol for coarse synchronization and fine synchronization, respectively. The P-SCH signal has two remarkable disadvantages that it does not have sufficiently many sub-carriers and its differential correlation characteristic is not good due to ZC (Zadoff Chu) sequence-specific property. Hence, conventional frequency synchronization algorithms cannot obtain satisfactory performance gain. In this paper, we propose a modified differential correlation algorithm to improve performance of the coarse frequency synchronization. Also, we introduce an effective PLL (Phase Locked Loop) structure to guarantee stable performance of the fine frequency synchronization. Simulation results verify that the proposed algorithm has superior performance to the conventional algorithms and the 2nd-order PLL is effective to track the fine frequency offset even in high mobility.
