sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2025-19-2-64-80sibsutis-937Research ArticleСтатьиПовышение точности синхронизация OFDM сигнала во временной областиImproving accuracy of OFDM signal synchronization in the time domainБатыревИван АлександровичBatyrevIvan Alexandrovich

аспирант кафедры "Средства связи и информационная безопасность" Омского государственного технического университета, руководитель Дизайн-Центра СБИС СнК АО "ОНИИП"

 

Postgraduate student of the Department of Systems, Networks and Telecommunications Devices,

Omsk State Technical University (Omsk State Technical University, 644050, Omsk, Mira Ave., 11). Head of

the Design Center of JSC "ONIIP"

b.ivan007@mail.ruМайстренкоВасилий АндреевичMaistrenkoVasily Andreevich

д.т.н., профессор Омского государственного технического университета

Doctor of Technical Sciences, Professor of Omsk State Technical University

mva@omgtu.ruОмский государственный технический университет, АО "ОНИИП"РоссияOmsk State Technical University, the Design Center of JSC "ONIIP"Russian FederationОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202520062025192Вестник СибГУТИ6480Copyright © Батырев И.А., Майстренко В.А., 20252025Батырев И.А., Майстренко В.А.Batyrev I.A., Maistrenko V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/937

В данной статье представлен обзор и анализ основных методов синхронизации OFDM-сигнала по циклическому префиксу (ЦП) и тренировочному символу. Приведены результаты моделирования методов синхронизации по ЦП, показана эффективность рассмотренных методов в канале АБГШ. Даны рекомендации по снижению дисперсии полученных оценок за счет использования усреднения. Рассмотрены методы синхронизации по тренировочному символу. Предложена новая структура тренировочного символа, взвешенного псевдослучайным кодом, и метод оценки частотно-временного сдвига на его основе. Новая структура тренировочного символа обеспечивает возможность более эффективной совместной оценки смещения частоты и времени OFDM-сигнала в многолучевом канале связи ITU-R M.1225 по сравнению с наиболее известными методами.

The article presents a review and analysis of the main methods for synchronizing an

OFDM signal using a cyclic prefix (CP) and a training symbol. The results of modeling

synchronization methods over the CPU are presented, and the effectiveness of the considered

methods in the AWGN channel is shown. Recommendations are given to reduce the dispersion

of the obtained estimates through the use of averaging. Methods of synchronization using a

training symbol are considered. A new structure of a training symbol weighted by a pseudo-

random code and a method for estimating the time-frequency shift based on it are proposed. The

new training symbol structure allows for more efficient joint estimation of the frequency and

time offset of an OFDM signal in an ITU-R M.1225 multipath communication channel

compared to the most well-known methods.

OFDMоценка смещения времениоценка смещения частотысинхронизациятренировочный символциклический префикс.OFDMtime offset estimationfrequency offset estimationsynchronizationtraining symbolcyclic prefix.ReferencesPrasad R. OFDM for wireless communication system // Artech House universal personal communication series. – 2004;Prasad R. OFDM for wireless communication system // Artech House universal personal communication series. – 2004;R. E. Ziemer and R. L. Peterson, Introduction to Digital Communication.Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 2001, ch. 4.10;R. E. Ziemer and R. L. Peterson, Introduction to Digital Communication.Upper Saddle River, NJ: Pren-tice-Hall, 2001, ch. 4.10;Бакулин М. Г., Крейнделин В.Б, Шлома А.М, Шумов А.П. Технология OFDM. Учебное пособие для вузов // Горячая линия Телеком, 2016 – 352 с.;Bakulin M.G., Kreindelin V.B., Shloma A.M., Shumov A.P. Tekhnologiya OFDM. Uchebnik dlya vuzov [OFDM technology. Textbook for universities] // Telecom Hotline, 2016 – 352 pK. Fazel and S. Kaiser, Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems, England: WILEY, 2003;K. Fazel and S. Kaiser, Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems, England: WILEY, 2003;Hanzo L., Munster M, Choi B.J., Kellet T., OFDM and MC-CDMA for Broadband multi-user communications, WLANs and broadcasting, IEEE Press, 2003, 980p;Hanzo L., Munster M, Choi B.J., Kellet T., OFDM and MC-CDMA for Broadband multi-user commu-nications, WLANs and broadcasting, IEEE Press, 2003, 980p;Hanzo L., Webb W., Kellet T., Single and Multicarrier Quadrature Amplitude Modulation. – New York: Wiley, - Apr. 2000. – 475 p;Hanzo L., Webb W., Kellet T., Single and Multicarrier Quadrature Amplitude Modulation. – New York: Wiley, - Apr. 2000. – 475 p;ETSI ES 201 980 V3.1.1 (2009-08) Digital Radio Mondiale (DRM); [Электронный ресурс]. URL: http://www.drm.org/wp-content/uploads/2012/10/DRM-System-Specification.pdf (дата обращения: 26.05.2015);ETSI ES 201 980 V3.1.1 (2009-08) Digital Radio Mondiale (DRM); available at: http://www.drm.org/wp-content/uploads/2012/10/DRM-System-Specification.pdf (accessed 05/26/2015);ETSI EN 302 755 V1.3.1 (2012-04) Digital Video Broadcasting (DVB); [Электронный ресурс]. URL: http://www.etsi.org/deliver/etsi_EN/302700_302799/302755/01.03.01_60/en_302755v010301p.pdf (дата обращения: 26.05.2015);ETSI EN 302 755 V1.3.1 (2012-04) Digital Video Broadcasting (DVB), available at: http://www.etsi.org/deliver/etsi_EN/302700_302799/302755/01.03.01_60/en_302755v010301p.pdf (accessed 05/26/2015);ETSI TS 136 141 V10.1.0 (2011-01) LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) conformance testing (3GPP TS 36.141 version 10.1.0 Release 10); [Электронный ресурс]. URL: http://www.etsi.org/deliver/etsi_TS/136100_136199/136141/10.01.00_60/ts_136141v100100p.pdf (дата обращения: 26.05.2015);ETSI TS 136 141 V10.1.0 (2011-01) LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) conformance testing (3GPP TS 36.141 version 10.1.0 Release 10); available at: http://www.etsi.org/deliver/etsi_TS/136100_136199/136141/10.01.00_60/ts_136141v100100p.pdf (ac-cessed 26.05.2015);IEEE Standard for Air Interface for Broadband Wireless Access Systems. IEEE 802.16 – 2012. [Электронный ресурс]. // IEEE Standards association. URL: https://standards.ieee.org/getieee802/download/802.16p-2012.pdf (дата обращения: 26.05.2015);IEEE Standard for Air Interface for Broadband Wireless Access Systems. IEEE 802.16 – 2012. IEEE Standards association, available at: https://standards.ieee.org/getieee802/download/802.16p-2012.pdf (accessed: 26.05.2015);Полынкин А.В, Х Т Ле. Исследование характеристик радиоканала связи с беспроводными летательными аппаратами [Электронный ресурс]. https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-harakteristik-radiokanala-svyazi-s-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami (дата обращения: 11.09.2016);Polynkin A.V., Kh. T. Le. Issledovaniye kharakteristik radiokanala svyazi s besprovodnymi letatel'nymi appara-tami [Study of the characteristics of the radio communication channel with wireless aircraft], available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-harakteristik-radiokanala-svyazi-s-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami (accessed 11.09.2016);Y. S. Cho et al., Mimo-Ofdm Wireless Communications With Matlab,Wiley-IEEE Press, 2010;Y. S. Cho et al., Mimo-Ofdm Wireless Communications With Matlab,Wiley-IEEE Press, 2010;Батырев И.А. Оценка влияния сдвига несущей частоты на качество принимаемого OFDM сигнала. Омский научный вестник. – 2015. №3(123). – С. 259 – 262;Batyrev I.A. Otsenka vliyaniya sdviga nesushchey chastoty na kachestvo prinimayemogo OFDM signala [Estimation of the influence of carrier frequency shift on the quality of the received OFDM signal]. Omsk Scientific Bulletin – 2015. no. 3(123). – pp. 259 – 262 pБатырев И.А. Методы синхронизации OFDM-сигнала по циклическому префиксу // Техника радиосвязи. - Научно-технический сб.- Вып. №1(36). - Омск: АО ОНИИП, 2018.- С. 90-102;Batyrev I.A. Metody sinkhronizatsii OFDM-signala po tsiklicheskomu prefiksu [Methods for synchronizing an OFDM signal using a cyclic prefix] Radio communication technology. - Scientific and technical collection - Issue. no. 1(36). - Omsk: JSC ONIIP, 2018.- pp. 90-10p;Батырев И.А. Определение режима работы и оценка смещения частоты и времени DRM-сигнала по его циклическому расширению. Техника радиосвязи. - Научно-технический сб.- Вып. №1(21). - Омск: ОАО ОНИИП, 2014.- С. 115-119;Batyrev I.A. Opredeleniye rezhima raboty i otsenka smeshcheniya chastoty i vremeni DRM-signala po yego tsiklicheskomu rasshireniyu [Determination of the operating mode and estimation of the frequency and time shift of the DRM signal by its cyclic expansion]. Radio communication tech-nology. - Scientific and technical collection - Issue. No. 1(21). - Omsk: OJSC ONIIP, 2014.- pp. 115-119p;Tourtier, P.J., Monnier, R., and Lopez, P. Multicarrier modem for digital HDTV terrestrial broadcasting. // Signal Process., 5(5). 1993. P. 379–403;Tourtier, P.J., Monnier, R., and Lopez, P. Multicarrier modem for digital HDTV terrestrial broadcasting. Signal Process., 5(5). 1993. pp. 379–403p;Speth, M., Classen, F., and Meyr.H. Frame synchronization of OFDM systems in frequency selective fading channels. // IEEE VTC’97, May 1997. P. 1807–1811.;Speth, M., Classen, F., and Meyr.H. Frame synchronization of OFDM systems in frequency selective fading channels. IEEE VTC’97, May 1997. pp. 1807–1811p.;Van de Beek J.J., Sandell M., Borjesson P.O. ML Estimation of Timing and Frequency Offset in OFDM Systems // IEEE Transactions on Signal Processing. July 1997, vol. 45, no. 7. P. 1800-1805;Van de Beek J.J., Sandell M., Borjesson P.O. ML Estimation of Timing and Frequency Offset in OFDM Systems. IEEE Transactions on Signal Processing. July 1997, vol. 45, no. 7. pp. 1800-1805p;Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. с англ. / Ричард Лайонс. М.: ООО «Бином-Пресс», 2006 г. 656 с.;Richard Lyons. M., Digital signal processing: Second edition: Binom-Press LLC, 2006, 656 p.;Schmidl T. M., Cox D. C. Robust frequency and timing synchronization for OFDM //Communications, IEEE Transactions on. – 1997. – Т. 45. – №. 12. – С. 1613-1621.;Schmidl T. M., Cox D. C. Robust frequency and timing synchronization for OFDM. Communications, IEEE Transactions on. – 1997. – Т. 45. – №. 12. – pp. 1613-1621p.;H. Minn, M. Zeng, and V. K. Bhargava. On timing offset estimation for OFDM systems//IEEE Commun. Lett. – July 2000. – Vol. 4, № 7. – С. 242-244;H. Minn, M. Zeng, and V. K. Bhargava. On timing offset estimation for OFDM systems. IEEE Com-mun. Lett. – July 2000. – vol. 4, № 7. – pp. 242-244p;B. Park, H. Cheon, C. Kang, D. Hong. A novel timing estimation method for OFDM systems// IEEE Communications Letters. – 2003. – Vol. 7, № 5. – С. 239-241;B. Park, H. Cheon, C. Kang, D. Hong. A novel timing estimation method for OFDM systems. IEEE Communications Letters. – 2003. – vol. 7, № 5. – pp. 239-241p;Seung Duk Choi, Jung Min Choi, and Jae Hong Lee. An Initial Timing Offset Estimation Method for OFDM Systems in Rayleigh Fading Channel// IEEE VTC. – 2006. – С. 1-5;Seung Duk Choi, Jung Min Choi, and Jae Hong Lee. An Initial Timing Offset Estimation Method for OFDM Systems in Rayleigh Fading Channel. IEEE VTC. – 2006. – pp. 1-5p;Батырев И.А. Методы синхронизации OFDM-сигнала по тренировочному символу // Техника радиосвязи. - Научно-технический сб.- Вып. №3(34). - Омск: АО ОНИИП, 2017.- С. 41-53;Batyrev I.A. Metody sinkhronizatsii OFDM-signala po trenirovochnomu simvolu [Methods for synchronizing an OFDM signal using a training symbol]. Radio communication technology. - Scientific and technical collection - Issue. no. 3(34). - Omsk: JSC ONIIP, 2017.- pp. 41-53p;Батырев И.А., Струнин В.И. Исследование методов синхронизации OFDM-сигнала по тренировочному символу в многолучевом канале связи // Техника радиосвязи. 2019. Вып. 1(40). С. 53-66;Batyrev I.A., Strunin V.I. Issledovaniye metodov sinkhronizatsii OFDM-signala po tre-nirovochnomu simvolu v mnogoluchevom kanale svyazi [Research of methods for synchronizing an OFDM signal using a training symbol in a multi-beam communication channel] Radio communication technology. 2019. Vol. 1(40). pp. 53-66p.Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for imt-2000, ITU-R, recommendation ITU-R M.1225 [Электронный ресурс]. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.1225-0-199702-I%21%21PDF-E.pdf (дата обращения: 27.10.2024)Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for imt-2000, ITU-R, recommendation ITU-R M.1225 [Электронный ресурс]. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.1225-0-199702-I%21%21PDF-E.pdf (дата обращения: 27.10.2024)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.