synchronization by fettweis
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7/26/2019 Synchronization by Fettweis
http://slidepdf.com/reader/full/synchronization-by-fettweis 1/5
2 0 0 5
I E E E
1 6 t h I n t e r n a t i o n a l
S y m p o s i u m
o n
P e r s o n a l ,
I n d o o r
a n d
M o b i l e R a d i o
C o m m u n i c a t i o n s
S y n c h r o n i z a t i o n
in
OFDM-based
WLAN
with
T r a n s m i t
an d
Receive
D i v e r s i t i e s
T i n g - J u n g
L i a n g ,
X i n L i , R a l f
I r m e r
a n d
G e r h a r d F e t t w e i s
V o d a f o n e
C h a i r M o b i l e
C o m m u n i c a t i o n s
S y s t e m s ,
D r e s d e n U n i v e r s i t y
o f T e c h n o l o g y ,
D - 0 1 0 6 2
D r e s d e n ,
G e r m a n y
{ l i a n g , x i n l i , i r m e r , f e t t w e i s } @ i f n . e t . t u - d r e s d e n . d e ,
h t t p : / / w w w . i f n . e t . t u - d r e s d e n . d e / M N S
A b s t r a c t - T h i s p a p e r '
d e a l s
w i t h t h e
f e a s i b i l i t y
o f i m p r o v i n g
s y n c h r o n i z a t i o n
( p a c k e t
d e t e c t i o n a n d
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a -
t i o n ) o f OFDM
s y s t e m s
b y e x p l o i t i n g
t r a n s m i t
a n d r e c e i v e d i -
v e r s i t i e s .
S t a r t i n g f r o m
a
p e r f o r m a n c e
a n a l y s i s
o f S I S O
s y n c h r o -
n i z a t i o n ,
SIMO, M I S O
a n d MIMO s y n c h r o n i z a t i o n
a l g o r i t h m s
a r e
p r o p o s e d
a n d a n a l y z e d s t e p
b y s t e p . S i m u l a t i o n s
f o r
IEEE
8 0 2 . 1 1 a / g / n - l i k e
s y s t e m s i n
f r e q u e n c y - s e l e c t i v e
c h a n n e l s
s h o w
t h a t
t h e p e r f o r m a n c e
o f
p a c k e t
d e t e c t i o n
c a n b e
i m p r o v e d b y
6 . 5
dB
a n d
t h e r e s i d u a l f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
e r r o r c a n
b e
r e d u c e d
b y 6 8 . 7 % ,
i f
4 t r a n s m i t a n t e n n a s
a n d
4 r e c e i v e
a n t e n n a s
a r e u s e d .
F o r
t h a t ,
c a r e f u l l y
d e s i g n e d
t r a i n i n g
s e q u e n c e s
a n d
r e s p e c t i v e
t r a n s m i t t e r
a n d
r e c e i v e r
a l g o r i t h m s
a r e n e c e s s a r y .
I .
I N T R O D U C T I O N
I n p r e s e n t
p a c k e t - b a s e d
w i r e l e s s
S I S O -O FDM
s y s t e m s ,
s u c h a s
I E E E 8 0 2 . 1 1 a / g ,
t h e
s y n c h r o n i z a t i o n
a n d c h a n n e l
e s -
t i m a t i o n
f u n c t i o n s
a r e
a c c o m p l i s h e d
b y
a
p r e a m b l e ,
w h i c h
i s
c o m p o s e d
o f t w o p a r t s :
s h o r t t r a i n i n g s y m b o l s
( r e s p o n s i -
b l e
f o r
s y n c h r o n i z a t i o n )
f o l l o w e d b y
l o n g t r a i n i n g
s y m b o l s
( m a i n l y
d e s i g n e d
f o r
c h a n n e l
e s t i m a t i o n ) .
F o r
M I M O
c h a n n e l
e s t i m a t i o n
[ 1 ] ,
t h e
l o n g
t r a i n i n g s y m b o l s
m u s t b e
m o d i f i e d
t o s u p p o r t
d i f f e r e n t
M I M O
a l g o r i t h m s ,
s u c h
a s V-BLAST
a n d
s p a c e - t i m e
c o d e s .
S y n c h r o n i z a t i o n
i n a
M I M O
s y s t e m
c a n
s t i l l
b e
a c c o m p l i s h e d
b y
s e l e c t i n g
a
S I S O
a n t e n n a
p a i r
a n d
u s i n g
c o n v e n t i o n a l s y n c h r o n i z a t i o n
m e t h o d s ,
l i k e t h e
s h o r t
p r e a m b l e
i n I E E E
8 0 2 . 1
l a / g .
H o w e v e r ,
i f
m u l t i p l e
a n t e n n a s
a r e
a v a i l a b l e
a t
t h e t r a n s m i t t e r
a n d
r e c e i v e r ,
t h e y
s h o u l d
b e
a l s o u s e d
t o
i m p r o v e
t h e
s y n c h r o n i z a t i o n
p e r f o r m a n c e .
T h e
d i v e r s i t y g a i n
u s e d
f o r
M I M O
d a t a t r a n s m i s s i o n
c a n
a l s o
b e
e x p l o i t e d
f o r
s y n c h r o n i z a t i o n ,
i f t h e
s h o r t
p r e a m b l e s
a r e
c a r e f u l l y d e s i g n e d
a n d
a p p r o p r i a t e
a l g o r i t h m s
a r e u s e d .
I n t h i s
p a p e r ,
we
d i s c u s s
t h e f e a s i b i l i t y
o f
i m p r o v i n g
p a c k e t
d e t e c t i o n
a n d
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n .
T h e
d i s c u s s i o n
o n
s y n c h r o n i z a t i o n
b e g i n s
w i t h
a
r e v i e w o f
S I S O
s y n c h r o n i z a t i o n
a n d
t h e
e v a l u a t i o n
o f
i t s
p e r f o r m a n c e .
F u r t h e r ,
t h e s e
a p p r o a c h e s
a r e
e x t e n d e d
t o
S I M O
a n d
M I S O .
From
t h a t ,
M I M O
s y n c h r o n i z a t i o n
c a n
b e
c o m p o s e d .
T h e
b a s e s
a r e t h e
r e l a t i v e l y
s i m p l e
b u t
w i d e l y
a p p l i e d
p a c k e t
d e t e c t i o n
a n d
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
a l -
g o r i t h m s
p r o p o s e d
b y
T . S c h m i d l
[ 2 ] .
We
d o n o t
w a n t
t o
l e n g t h e n t h e
p r e a m b l e
a n d
i n t r o d u c e
a
f u r t h e r
t r a n s m i s s i o n
d e l a y .
T h e r e f o r e ,
t h e
l e n g t h
o f
t h e
I E E E 8 0 2 . 1 1 a
p r e a m b l e
i s
a l s o
u s e d
f o r
t h e
M I M O - O F D M .
I n t h i s
p a p e r ,
i t
i s a s s u m e d
t h a t
t h e
s a m e o s c i l l a t o r
i s u s e d
f o r
a l l
a n t e n n a s
i n
e a c h
l T h i s w o r k
w a s
p a r t l y s u p p o r t e d
b y
t h e
G e r m a n
m i n i s t r y
o f r e s e a r c h
a n d
e d u c a t i o n
w i t h i n t h e
p r o j e c t
W i r e l e s s G i g a b i t
w i t h
A d v a n c e d M u l l t i m n e d i a
S u l p p o r t
(WIGWAM)
u n d e r
g r a n t
0 1 B U
3 7 0
d e v i c e . T h e a n a l y s i s s h o w s
t h a t
d i f f e r e n t
t e c h n i q u e s
a n d
d e s i g n
p r i n c i p l e s
a r e r e q u i r e d t o
e x p l o i t t h e
t r a n s m i t
a n d
r e c e i v e
d i v e r s i t i e s . T h e
s i m u l a t i o n
r e s u l t s s h o w
t h a t t h e
p e r f o r m a n c e s
o f b o t h p a c k e t
d e t e c t i o n
a n d f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
a r e
i m p r o v e d
s u b s t a n t i a l l y i n
a
M I M O
c o n f i g u r a t i o n .
I I .
S I S O -
AND
MIMO-OFDM
S I G N A L
M O D E L
O u r
p a c k e t
d e t e c t i o n a s
w e l l a s f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
a l g o r i t h m s
a r e e x e c u t e d
i n t i m e d o m a i n
a n d c h a r a c t e r i z e d
b y
t h e
m i s s e d
d e t e c t i o n
r a t i o ( 1
-
P D )
a s
w e l l
a s
s t a n d a r d
d e v i a t i o n
a f
o f
e s t i m a t i o n e r r o r
o f f r e q u e n c y
m i s m a t c h
( f e
-
f e ) . T h e
p a c k e t d e t e c t i o n
i s
d i s c u s s e d
u n d e r t h e
a s s u m p t i o n
o f
n o f r e q u e n c y
m i s m a t c h
f e a n d
t h e
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
u n d e r
a s s u m p t i o n
o f
p e r f e c t
p a c k e t
d e t e c t i o n .
I n o u r d i s c u s s i o n , a n
I E E E 8 0 2 . 1
l a - l i k e
O F D M - b a s e d
WLAN
s y s t e m
w i t h 6 4 s u b c a r r i e r s
i s
a s s u m e d .
T h e
r e f e r e n c e
m o d e l
o f M I M O
s y s t e m s
i s s h o w n i n
F i g . 1 .
N t
T x
a n t e n n a s
v l [ k ]
s
l [ k ]
T I N t -
r I [ k ]
v N r
[ k ]
S
t [ k ] j
h
r [ k ]
1 - .
_
r
[ k ]
F i g .
1 .
R e f e r e n c e
m o d e l o f
M I M O
s y s t e m
w i t h
N t
T x
a n t e n n a
a n d
N r Rx
a n t e n n a ( t i m e
i n d e x
k )
a r e
u s e d
a n d N r
Rx
a n t e n n a s ,
w i t h
t h e
r e s p e c t i v e
i n d i c e s
n t
a n d
n r .
T h e
t r a n s m i t t e d
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s
o f t r a n s m i t
a n t e n n a
n t ,
c h a n n e l
i m p u l s e
r e s p o n s e ( C I R )
o f a n t e n n a
p a i r
( n t ,
n r ) ,
n o i s e a n d r e c e i v e d
s h o r t t r a i n i n g
s y m b o l s
a t
r e c e i v e
a n t e n n a
n r
a r e
s n t
[ k ] ,
h n t n r
[ k ] ,
v n r
[ k ]
a n d
r n
[ k ] , r e s p e c -
t i v e l y .
T h e
s a m p l e
i n d e x
i s
k .
R e g a r d l e s s
o f t h e
n u m b e r s
o f
t r a n s m i t
a n t e n n a s , t h e
t o t a l
Tx
p o w e r
i s
l i m i t e d
t o
P t .
T h e
SNR=
P t / l a 2
i s d e f i n e d
a s
t h e t o t a l
t r a n s m i t t e d
p o w e r
d i v i d e d
b y
t h e
n o i s e
p o w e r
a t
o n e r e c e i v e
a n t e n n a .
T h e
p o w e r
o f
t h e
a d d i t i v e
w h i t e
G a u s s i a n
n o i s e
v n r
[ k ]
i s
o - .
T h e
s t r u c t u r e
o f t h e
I E E E 8 0 2 . 1
l a
s h o r t
t r a i n i n g s y m b o l s
c a n
b e
f o u n d
i n
[ 3 ] .
I t
i s
c o m p o s e d
o f
1 0
r e p e a t e d
s e q u e n c e s .
E a c h
s e q u e n c e
h a s
l e n g t h
P
=
1 6
s a m p l e s ,
h e n c e
t h e
s h o r t
p r e a m b l e
c o n s i s t s
o f
1 6 0
s a m p l e s ,
w i t h
s a m p l i n g
t i m e
T ,
=
5 0
n s .
T h e
d e s i g n
o f t r a i n i n g
s e q u e n c e s
w i t h t r a n s m i t
d i v e r s i t y
may
c h a n g e
t h e
p e r i o d
o f t h e
r e p e a t e d p a r t ,
b u t
t h e
t o t a l
9 7 8 - 3 - 8 0 0 7 - 2 9 0 9 - 8 / 0 5 / 2 0 . 0 0
©2005
I E E E
7 4 0
7/26/2019 Synchronization by Fettweis
http://slidepdf.com/reader/full/synchronization-by-fettweis 2/5
2 0 0 5
I E E E
1 6 t h
I n t e r n a t i o n a l
S y m p o s i u m
o n
P e r s o n a l ,
I n d o o r a n d
M o b i l e
R a d i o
C o m m u n i c a t i o n s
l e n g t h
i s
a l w ay s a s s u m e d
t o
b e 1 6 0
s a m p l e s .
T h e
s y s t e m
u n d e r d i s c u s s i o n
h a s
m a x i m a l l y
f o u r t r a n s m i t
a n d f o u r
r e c e i v e
a n t e n n a s ,
w h i c h
a r e a s s u m e d
t o
b e
u n c o r r e l a t e d .
I I I .
SYNCHRONIZATION
I N SISO-
AND
S I M O - O F D M
T h e p a c k e t d e t e c t i o n
a n d
f r e q u e n c y s y n c h r o n i z a t i o n
a l g o -
r i t h m s
p r o p o s e d
b y
T .
S c h m i d l
[ 2 ]
a r e
w i d e l y
u s e d i n
S I S O -
OFD M.
T h e
r e c e i v e d
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s
w i t h
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
f e
c a n
b e w r i t t e n
a s
r [ k ]
=
s [ k ] e i 2 7 k f e T s
+
V [ k ]
u n d e r
t h e AWGN
a s s u m p t i o n
a s i n t h e
o r i g i n a l
p a p e r .
A .
P a c k e t
D e t e c t i o n
i n
SISO-OFDM
T h e
m e t r i c
o f p a c k e t
d e t e c t i o n
i n
[ 2 ]
i s :
M t Z I[ k ] } _
c [ k ] 1 2
M [ ] p [ k j 2 ( 1
T h e
c o r r e l a t i o n a n d
p o w e r :
c [ k ]
a n d
p [ k ]
a r e
d e f i n e d
a s :
L - 1
c [ k ]
=Z
r [ k
+
i ] r * [ k
+
i
+
P ]
( 2 )
i=o
L- 1
p [ k ]
=Z
r [ k + i + P ] r * [ k ± + i + P ]
( 3 )
i=o
w i t h
L
=
1 6 0
-
P i n
n u m e r i c a l
e x a m p l e s .
T h e
p u r p o s e o f
t h e
o p e r a t i o n
i n
t h e L
.
2P
r a n g e
i s t o
a v e r a g e
r a n d o m
n o i s e .
O n e
p a c k e t
i s c l a i m e d
a s
d e t e c t e d ,
i f
t h e m e t r i c a t
t h e
r e c e i v e r
i s
l a r g e r
t h a n
a
p r e - d e f i n e d
t h r e s h o l d
q .
I t h a s
i m p a c t
o n
t h e
p r o b a b i l i t y
o f
f a l s e
a l a r m
PFA
a n d
m i s s e d
d e t e c t i o n
p r o b a b i l i t y
( 1
-
P D ) . A
p a c k e t i s
r e g a r d e d
a s
d e t e c t e d i f
t h e
d e t e c t i o n
o f f s e t
i s
i n
t h e
r a n g e o f
t h e
l o n g
g u a r d
i n t e r v a l ,
e . g . ± 3 2
s a m p l e s
[ 4 ] .
O n e
e x a m p l e o f
t h e
i m p a c t o f
q
i s
s h o w n i n
F i g . 2 .
I f a
s y s t e m i s
d e s i g n e d w i t h
PFA <
1 0 - 1 0 ,
1 0 0
FA
1 0 ~
. S N R I = 5
O 1 0 °
J_
X
SNR=1WdB
lo-is~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1 0 - 1
0
0 . 2
0 . 4
0 . 6
0 . 8
T h r e s h o l d
r q
.K
1 0 0
1 - P D
L i o 5
1 0 1 0
1 1 0 o l s
F i g .
2 .
L e f t
c u r v e : t h e
i m p a c t
o f
t h r e s h o l d
r
o n
t h e
p r o b a b i l i t y o f f a l s e
a l a r m
( P F A )
i n
AWGN a n d
R i g h t c u r v e :
t h e i m p a c t
o f
t h r e s h o l d
q
o n
t h e
m i s s e d
d e t e c t i o n
r a t i o
( 1
-
PD)
i n
AWGN
1-PD <
1 0 - 3 ,
a n d
S N R = l O d B ,
t h e
t h r e s h o l d
v a l u e
T q
=
0 . 7
i s
a p p r o p r i a t e .
B .
F r e q u e n c y S y n c h r o n i z a t i o n
i n
S I S O - O F D M
T h e m e t r i c
o f
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
i n
[ 2 ]
i g n o r i n g
n o i s e
i s :
L - 1
W [ k ]
=
Z r [ k ± i ] r * [ k c + i ± P ]
i=o
I
= [ T e t a d
s [ i | e ]
e y
2 m P f e T m ( 4 )
T h e
e s t i m a t e d
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
i s :
-1
f e
- 1 = 7
Z p [ k ]
2 7 r P T ,
5
T h e
p e r i o d
P o f
r e p e a t e d
s h o r t
p r e a m b l e
l i m i t s t h e
m a x i m a l
a s s e s s a b l e
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
f e
. <
2 P T
w h i c h i s
c a u s e d
b y
o s c i l l a t o r
m i s m a t c h
e . g .
2 1 2 K H z
i n
I E E E 8 0 2 . 1 1 a
[ 4 ]
a n d
D o p p l e r
e f f e c t . T h e
m a x i m a l
f e
o f
t h e
f r e q u e n c y
o f f s e t
e s t i m a t o r
i s
6 2 5 k H z
w i t h
P
-
1 6 a n d
T ,
=
5 0
n s .
T h e
w o r s t -
c a s e
t o l e r a b l e
D o p p l e r
s h i f t
i s
6 2 5 - 2 1 2 = 4 1 3
k H z .
H o w e v e r ,
o n l y
1
k H z
D o p p l e r f r e q u e n c y
i s
i n t r o d u c e d
a t
a r o u n d
2 0 0
k m / h
a n d
c a r r i e r
f r e q u e n c y
5 . 2
G H z .
T h e
n o r m a l i z e d
f r e -
q u e n c y
m i s m a t c h
i s
d e f i n e d a s
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
d i v i d e d
b y
s u b c a r r i e r
s p a c i n g
( f e / f s u b ) .
F i g .
3
s h o w s
t h a t t h e
n o r m a l i z e d
r e s i d u e
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
s h o u l d
b e
s m a l l e r
t h a n
1 %
t o
e n s u r e
BER
b e t t e r
t h a n
1 0 - 3
i n
t h e
f r e q u e n c y - s e l e c t i v e
f a d i n g
c h a n n e l
m o d e l
H i p e r l a n / 2
A
( H 2 A ) .
1 0 0
I
- 2 ~
------I
- - - - - -
1 0 2
AWGN
:
|
* ~ -
H
2
A
c r n
8
/
1 0
0 0 . 0 2
0 . 0 4
0 . 0 6
0 . 0 8
0 . 1
e s u b
F i g .
3 .
T h e
i m p a c t
o f
n o r m a l i z e d
r e s i d u e
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
o n
BER
i n
I E E E 8 0 2 . 1
l a
( S N R = l O d B )
C .
SIMO-OFDM -
R e c e i v e
D i v e r s i t y
a n d
N u m e r i c a l
E x a m p l e s
E q u a l
G a i n C o m b i n i n g
( E G C ) ,
M a x i m a l
R a t i o
C o m b i n i n g
( M R C )
a n d
S e l e c t i v e
C o m b i n i n g
( S C )
c a n
a l l
e x p l o i t
t h e
r e c e i v e
d i v e r s i t y .
T h e
E G C
a l g o r i t h m
a v e r a g e s
t h e
m e t r i c s
M [ k ]
a n d
f e o f
t h e
i n d i v i d u a l
r e c e i v e
a n t e n n a s .
I n
M RC
w e i g h t s
a d d i t i o n a l l y t h e
i n d i v i d u a l
m e t r i c s
b y
t h e
r e c e i v e d
p o w e r .
T h e
S C
s e l e c t s
t h e
a n t e n n a
w i t h
t h e h i g h e s t
r e c e i v e
p o w e r .
F o r
s i m p l i c i t y ,
we
c o n s i d e r
f o l l o w i n g
o n l y
E G C .
T h e
c o m p a r i s o n s
o f
s y n c h r o n i z a t i o n
b e t w e e n
S I S O
a n d
S I M O
a r e
s h o w n
i n
F i g .
4
a n d
F i g .
5 .
T h e
s a m e
m i s s e d
d e t e c t i o n
r a t e
t a r g e t
1 -
PD
- 1 0 - 3
c a n
b e
r e a c h e d
w i t h
2 . 1
d B
o r
2 . 9
dB
t r a n s m i t
p o w e r s a v i n g ,
i f t w o
o r
f o u r
r e c e i v e
a n t e n n a s
a r e
u s e d
f o r
p a c k e t
d e t e c t i o n .
T h e
s t a n d a r d
d e v i a t i o n
a f
o f t h e
9 7 8 - 3 - 8 0 0 7 - 2 9 0 9 - 8 / 0 5 / 2 0 . 0 0
© 2 0 0 5 I E E E
I
: b
I
7 4 1
7/26/2019 Synchronization by Fettweis
http://slidepdf.com/reader/full/synchronization-by-fettweis 3/5
2 0 0 5 I E E E
1 6 t h
I n t e r n a t i o n a l
Symposium on P e r s o n a l ,
I n d o o r an d
Mobile
Radio C o m m u n i c a t i o n s
-
10
1 0
1 0 -
5
1 0
15
S NR
2 0
2
F i g .
4 . T h e p e r f o r m a n c e o f p a c k e t
d e t e c t i o n
w i t h
r e c e i v e
d i v e r s i t y
i n H 2 A
N
1 0
3
0 2
4
f e
[ H z ]
6
8
x
1 0 5
F i g . 5 . T h e p e r f o r m a n c e
o f f r e q ue n c y s y n c h r o n i z a t i o n
w i t h
r e c e i v e d i v e r s i t y
i n f r e q u e n c y - s e l e c t i v e
f a d i n g c h a n n e l
H i p e r l a n / 2
A
( H 2 A ) ,
SNR=lOdB
f r e q u e n c y
o f f s e t e s t i m a t i o n
e r r o r
fe-fe
can
b e i m p r o v e d
b y
2 5 . 9 %
a n d 4 7 . 2 %
w i t h
2
o r 4 Rx
a n t e n n a s .
T h e
t r a n s m i t t e d
I E E E 8 0 2 . 1
la s h o r t t r a i n i n g s y m b o l s
h a v e
t h e
p e r i o d
P
=1 6
a n d
t h e
c o r r e s p o n d i n g
m a x i m a l
fe
( 6 2 5
k H z )
d o e s
n o t
d e p e n d
o n
t h e
n u m b e r
o f
r e c e i v e
a n t e n n a s .
I V . S Y N C H R O N I Z A T I O N
I N M I S O - O F D M
A . S t a t e
o f
A r t
S h o r t
T r a i n i n g S y m b o l
D e s i g n e x p l o i t i n g
T r a n s m i t D i v e r s i t y
Good
a u t o c o r r e l a t i o n
f u n c t i o n s
( A C F )
a n d c r o s s c o r r e l a t i o n
f u n c t i o n s
( C C F )
h a v e
b e e n
i d e n t i f i e d
b y
A .
Mody
[ 5 ]
as
i m p o r t a n t
sequence
c h a r a c t e r i s t i c s
i n
MIMO
s y n c h r o n i z a t i o n .
B u t
t h e o r i g i n a l
paper
d i d
n o t
a n a l y z e
t h e
m e t r i c s f o r m e d
b y
I E E E 8 0 2 . 1
l a - l i k e
s e q u e n c e s
w i t h
r e p e t i t i o n
s t r u c t u r e
and
i t
d i d
n o t
p r o v i d e
t r a i n i n g sequence
d e s i g n
r e g a r d i n g
c h a n n e l
m o d e l s
a n d
t h e
p e r i o d
o f
r e p e a t e d
b l o c k ,
t o o . I n
a d d i t i o n ,
b o t h
t h e
PAPR
a n d
t h e
c a p a b i l i t y
o f
d i f f e r e n t i a t i n g
S I S O
a n d
MIMO
p r e a m b l e s
a t t h e r e c e i v e r
s h o u l d
a l s o b e
c o n s i d e r e d
i n
a
p r a c t i c a l
d e s i g n .
I n
o u r
d e s i g n ,
t h e
same m e t r i c s
( 1 ) ,
( 4 )
as
i n S I S O - O F D M
are u s e d .
T h e t o t a l l e n g t h
o f t h e
p r e a m b l e
i s
l i m i t e d
t o
t h a t
o f
SISO-OFDM.
T h e
r e c e i v e d
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s
w i t h
two t r a n s m i t a n t e n n a s
ca n b e w r i t t e n
a s :
r m r
[ k ]
( s l n r
[ k ]
h l n r
[ k ]
+
S 2 n r
[ k ]
h 2 n r
[ k ]
e j 2 , x k f r T ,
+
v n r
[ k ]
u n d e r
t h e f l a t
f a d i n g
c h a n n e l
a s s u m p t i o n .
T h e
sequence d e s i g n
b e g i n s
w i t h
t h e
a n a l y s i s
o f
m e t r i c s
i n f l a t
f a d i n g
c h a n n e l .
T h e n
t h e c y c l i c
s h i f t
i n
t i m e d o m a i n i s i n t r o d u c e d
as
a u s e f u l
d e s i g n t r i c k ,
f o l l o w e d b y
i t s a p p l i c a t i o n s t o
p r a c t i c a l t r a i n i n g
sequences.
B .
A n a l y s i s
o f
M e t r i c s
1 )
P a c k e t
D e t e c t i o n : A
b l o c k f l a t
f a d i n g c h a n n e l
( h n t n r [ k ]
=
h n t n r ,
V
k ) i s
a s s u m e d .
I n
( 2 )
we s u b s t i t u t e
t h e
r e c e i v e d
s i g n a l s i g n o r i n g
f r e q u e n c y m i s m a t c h
fe=
) i n t o
t h e
m e t r i c .
U s i n g
t h e
f a c t
o f
s e q u e nce
r e p e t i t i o n ,
t h e
c o r r e l a t i o n
t e r m
c n r
[ k ] a t
r e c e i v e
a n t e n n a
n .
ca n b e
e x p a n d e d
as :
L - 1
c n r
[ k 5 ]
= ) l n
[k
i ] ( 1 2
l n r 1 2 [ 1 h 2 n r
1 2 h
L - 1
+
[ ( S l n r [ k
+
i ] ) * s ( 2 n r
[ k +
i ] ( h k l n r
*h
2nr
7 1 = o
+ , S l n r
[ k
i ]
S 2 n r
[ k
+
i ]
) * h
l n r
( h
2 n ,
* ]
L - 1
+
E :
[ V n - [ k
+
i ]
( , n -
[ k
+
i ] *
C e n - [ k
+
i ]
( V n - [ k
+
i
+
P j ) *
i=O
( 6 )
w i t h
a n r [ k ]
=
S l n ,
[ k ] h l n r
s 2 n r [ k ] h 2 n r .
The new
power
t e r m
p n r
[ k ] ( 3 ) i s t h e
same
as t h e
c o r r e l a t i o n t e r m
c n r
[ k ]
( 6 )
e x c e p t
t h a t
t h e
t h i r d n o i s e t e r m i n ( 6 ) i s r e p l a c e d b y :
L - 1
[ v i [ k + i ]
( a n r [ k
+
i l ) * ± c n r [ k + i ] v f r [ k
+
i * 1 l .
7
A d d i t i o n a l l y ,
t h e e x p e c t a t i o n
v a l u e o f t h e m e t r i c
M n r
[ k ]
i s
a s s u m e d
t o
b e
1 .
2 )
F r e q u e n c y S y n c h r o n i z a t i o n :
T h e
m e t r i c
o f f re q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
w i t h
m u l t i p l e
t r a n s m i t a n t e n n a s
i g n o r i n g
n o i s e
i s
w r i t t e n
a s :
L - 1
n r f l [ k ]
={
E [ | S 1 l n r [ k
i ]
2
| h l n r
2
| s 2 f r [ k
i ] h 2 n r L l ]
[ ( S 1 n r
[k ]
) * s 2 f l r
[k
i ] hlnr *h2nr
+
s l n r [ k
+
i ] ( s 2 n r
[ k
+ i ] ) * h l n r ( h 2 r ) * ]
} e i - j 2 r P f A T
( 8 )
T h e e s t i m a t e d
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
i s
t h e
same a s
i n
( 5 ) .
The
m a x i m a l a s s e s s a b l e
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
d e p e n d s
o n
P a n d
T 5 , t o o .
3 )
R e q u i r e m e n t s o f
S h o r t
T r a i n i n g
S y m b o l s : U n d e r
t h e
a s s u m p t i o n
o f
b l o c k f l a t
f a d i n g c h a n n e l ,
we
l e a r n
t h a t
a )
T r a n s -
m i t
d i v e r s i t y
can
b e w e l l
e x p l o i t e d
b e c a u s e o n e
t r a n s m i t t e d
s i g n a l
i n
t h e f i r s t
t e r m
o f
e q u a t i o n
( 6 )
a n d
( 8 )
can
s u p p o r t
a n o t h e r
t r a n s m i t t e d
s i g n a l
f a c i n g
d e e p
f a d i n g .
b )
Good
t i m e -
d o m a i n C C F w i t h
zero t i m e
s h i f t ,
w h i c h
m i n i m i z e
t h e
s e c o n d
t e r m i n
e q u a t i o n
( 6 )
a n d
( 8 )
are c r u c i a l
f o r
sequence
d e s i g n .
F u r t h e r m o r e ,
t h e
f r e q u e n c y
s e l e c t i v e c h a n n e l i n t r o d u c e s
su -
p e r i m p o s e d
t e r m s
( m u l t i p a t h )
w i t h
an y
t i m e
s h i f t
s m a l l e r t h a n
t h e m a x i m a l
l e n g t h
o f c h an n e l
i m p u l s e response
( C I R )
i n
t h e
9 7 8 - 3 - 8 0 0 7 - 2 9 0 9 - 8 / 0 5 / 2 0 . 0 0
© 2 0 0 5
IEEE
---
----------
Tx 1R (6
4
~ ~ 4
l T x
2Rx
1 6
E GC
: > > '
1 I T x
4Rx
I 6
E GC
- w- -
,- - -e
-
L--
-
7
-
--
l-
-
-- --
~ ~ ~ ~
i ~
- - - -
- --
-
t--
-
--
--1---
--
- - - - - - - - - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ - -
- ~
- - ----------- - - - - - - - - - - -
--------__ _
-
-
_a _
-
-
r_ -
__
-
-
- r - _ _ -
--
_ - - - - - - -
-
1- -
- - - F
-
- - l T x1R x( 1 6) - - - 1 - ~ ~ ~ - - - - - - - - - -
l T x
l R x
( 1 6 )
E C - - - - - -
- - - - - - - - - - - -
1 T x
4 R x
1
6
EGC
- - - - - - - - - - -
-
-
-
-
-
-
-e
-
o ~ ~ ~ ~ - - - - - - - -
ri
x,
Y
-
OA
5
7 4 2
7/26/2019 Synchronization by Fettweis
http://slidepdf.com/reader/full/synchronization-by-fettweis 4/5
2 0 0 5
I E E E
1 6 t h
I n t e r n a t i o n a l
S y m p o s i u m o n
P e r s o n a l ,
I n d o o r a n d
M o b i l e
R a d i o
C o m m u n i c a t i o n s
m e t r i c s .
A c c o r d i n g
t o
e q u a t i o n
( 6 )
a n d
8 ,
t h e
p e r f o r m a n c e
i n
f r e q u e n c y
s e l e c t i v e
f a d i n g
c h a n n e l
c a n
b e
o p t i m i z e d
b y
t r a i n i n g
s e q u e n c e s
w i t h g o o d t i m e - d o m a i n
A C F a n d
C C F
w i t h i n
a n y
t i m e s h i f t
s m a l l e r
t h a n
t h e m a x i m a l
C I R
l e n g t h .
C .
C y c l i c S h i f t
i n T i m e
D o m a i n
C y c l i c
s h i f t
i n t i m e d o m a i n
[ 6 ]
i s
a
p r a c t i c a l
a l g o r i t h m
t o
g e n e r a t e
a
g r o u p
o f
s e q u e n c e s
w i t h
g o o d
t i m e - d o m a i n
C C F
b a s e d o n
a
' s e e d '
s e q u e n c e
w i t h
g o o d
A C F . T h e
u n i t
o f
c y c l i c
s h i f t
i n
t i m e d o m a i n
i s
P / N t .
T h e
p e r i o d
o f t h e
r e p e a t e d
b l o c k
P ,
t h e
c h a r a c t e r i s t i c s
o f
A C F ,
s u c h
a s
t h e F
f a c t o r
( N o r m a l i z e d
e n e r g y
o f c e n t r a l
l o b e
/
n o r m a l i z e d
e n e r g y
o f a l l
n o n - c e n t r a l
l o b e ) , a n d
PAPR
d o n o t
c h a n g e
a f t e r
c y c l i c
s h i f t
i n
t i m e
d o m a i n .
T h e t i m e - d o m a i n
C C F o f
g r o u p
s e q u e n c e s
i s t h e
s a m e
a s
t h e
o r i g i n a l
t i m e - d o m a i n
AC F
o f
t h e ' s e e d '
s e q u e n c e
w i t h
t i m e
s h i f t
P / N t ,
w h i c h
m u s t b e
l a r g e r
t h a n t h e
C I R
l e n g t h .
D . D i s c u s s i o n
o f P r a c t i c a l
T r a i n i n g
S e q u e n c e s
T h r e e
s e q u e n c e s :
I E E E 8 0 2 . 1
l a
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s ,
F r a n k - Z a d o f f - C h u
( F Z C )
[ 7 ]
c o d e s w i t h
t i m e - d o m a i n
c y c l i c
s h i f t
a n d
I T R I
s e q u e n c e s
[ 8 ]
a r e
d i s c u s s e d
r e s p e c t i v e l y .
1 )
I E E E 8 0 2 .
1 1 a
S h o r t
T r a i n i n g
S y m b o l :
T h e
I E E E 8 0 2 .
1 1
a
s h o r t t r a i n i n g
s y m b o l
i s
c o m p o s e d o f
1 0
r e p e a t e d
s e q u e n c e s ,
e a c h
o f
w h i c h
i s 1 6
s a m p l e s
l o n g . T h e
F
f a c t o r
f o r
AC F i s
0 . 7 4 9
b e t w e e n
[ - 8 : 8 1
c o n s i d e r i n g
t h e
m a x i m a l
C I R
l e n g t h o f
t h e
H 2 A
c h a n n e l
m o d e l . T h e
d i g i t a l PAPR
o f
I E E E 8 0 2 . 1
l a
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s w i t h
8 t i m e s
o v e r s a m p l i n g
i s
4 . 1 d B .
T h e
AC F a n d
C C F o f
I E E E 8 0 2 . 1 l a
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s
w i t h
8
s a m p l e s
c y c l i c
s h i f t
( f o r
M I S O
2 x l ) i s
s h o w n
i n
F i g .
6 .
0
0 _
- 0
- 2 0
10
0
10 20
3
3 0
- 2 0 - 1 0
0
1 0
2 0
30
- t 7
r e e l
2 1 X . l o -
e e
- 3 0
-2 0
- 1 0
0
10
2
3 0
-3 0
- 2 0 - 1 0
0
10
2 0 3 0
n e a g
m e a g
F i g .
6 .
T h e p e r i o d i c
a u t o c o r r e l a t i o n
f u n c t i o n s
l e f t
a n d
c r o s s c o r r e l a t i o n
f u n c t i o n s
( r i g h t )
o f
I E E E 8 0 2 . 1 I a
s h o r t t r a i n i n g
s y m b o l
( P
=
1 6 )
w i t h 8
s a m p l e s
c y c l i c s h i f t
2 )
F r a n k - Z a d o f f - C h u
( F Z C )
C o d e :
T h e
d e f i n i t i o n
o f
F r a n k -
Z a d o f f - C h u
( F Z C ) c o d e s [ 7 ]
w i t h
i n d e x
5 a n d
t i m e - d o m a i n
p e r i o d
P
i s :
F Z C [ k ]
= ( - l ) 5 n e i k 2 / P
O<k<P-1
T h e
FZC c o d e w i t h f u l l
s p e c t r u m
i n
u s e
h a s
p e r f e c t
PAPR
( O
d B )
a n d
p e r f e c t
AC F
( F
f a c t o r
i s
o c )
r e g a r d l e s s
o f
P . T h e
ACF
a n d C C F
o f
FZC
c o d e s
w i t h
s p e c t r u m
m a s k
( 5 2
s u b c a r r i e r s
a v a i l a b l e ,
a n d 1 6
s a m p l e s
c y c l i c
s h i f t
( P
=
3 2
a n d
MISO
2 x l )
i s
s h o w n i n
F i g .
7 .
T h e
F
f a c t o r
f o r
A C F i s
0 . 8 4 5 b e t w e e n
O Q
-
0 . 5
- --
: O
: i
LO40
_
rw
4 1
l
°
-4 0
-200
20 40
4 0
l O
- 4 0 - 2 0
0
20 40
60
-
m e g
A 4
F i g .
7 .
T h e
p e r i o d i c
a u t o c o r r e l a t i o n
l e f t
a n d
c r o s s c o r r e l a t i o n
r i g h t
f u n c t i o n s o f
F r a n k - Z a d o f f - C h u
( F Z C )
c o d e s
w i t h
s p e c t r u m
m a s k
a n d
1 6
s a m p l e s c y c l i c
s h i f t
[ - 8 : 8 ]
a n d t h e
PAPR i s
4 . 0 5
d B .
3 )
I T R I
S e q u e n c e s :
T h e
M I S O 4 x l
s h o r t
t r a i n i n g
s y m b o l s
p r o p o s e d
b y
I T R I
[ 8 ]
h a v e
p e r f e c t
C C F ,
b u t w o r s e
A C F
( F
f a c t o r
0 . 5 6
b e t w e e n
[ - 8 : 8 ]
i n
a v e r a g e )
t h a n
FZ C
c o d e s
w i t h
s p e c t r u m
m a s k . I n
a d d i t i o n ,
t h e
PAPRs o f
I T R I
s e q u e n c e s
a r e
5 . 4 , 6 . 4 ,
4 . 5
a n d
7 . 0 d B
f o r
a n t e n a
1 , 2 , 3 ,
4 ,
r e s p e c t i v e l y .
E .
P e r f o r m a n c e
o f
WLAN
w i t h
T r a n s m i t
D i v e r s i t y
T h e
p e r f o r m a n c e
o f
I E E E 8 0 2 .
1
l a - l i k e WLAN
s y s t e m s w i t h
d i f f e r e n t
t r a n s m i t
a n t e n n a s ,
t r a i n i n g
s e q u e n c e s a n d
c h a n n e l
m o d e l s
i s
e v a l u a t e d
b y
s i m u l a t i o n .
U s i n g FZ C
c o d e s
( P
=
3 2 ,
H 2 A )
w i t h
s p e c t r u m m a s k ,
s y s t e m s
w i t h
t w o a n d f o u r
t r a n s m i t
a n t e n n a s
h a v e a n
a c q u i s i t i o n
i m p r o v e m e n t
o f
3 . 3
d B
o r
4 . 5
d B ,
i f
1
-
PD
=
1 0 - 3 a s
s h o w n i n
F i g .
8 .
T h e
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
p e r f o r m a n c e
c f
o f
( f e - f e )
i s
i m p r o v e d
b y
3 5 . 1 %
a s
w e l l
a
4 1 . 5 %
c o m p a r e d
t o
S I S O - O F D M ,
a s
s h o w n
i n
F i g .
9 . T h e
FZ C
c o d e s
w i t h f u l l
s p e c t r u m
h a v e
p e r f e c t
AC F
a n d
C C E f o r
t h e
H 2 A
c h a n n e l .
T h e i r
p e r f o r m a n c e
s h o u l d
s e r v e
a s t h e
l o w e r
b o u n d f o r
H 2 A
c h a n n e l .
F i g .
8
a n d
9
s h o w
a
0 .
( 9 )
I f
P
=
3 2 i s
c h o s e n ,
P / N t
=
3 2 / 4
=
8
s a m p l e s i s
a p p r o p r i a t e f o r
WLAN
w i t h
4
t r a n s m i t
a n t e n n a s
a n d t h e
H 2 A
c h a n n e l
( C I R
l e n g t h i s
8
t a p s ) .
S e c o n d l y ,
t h e
m a x i m a l
a s s e s s a b l e
f r e q u e n c y m i s m a t c h
( 3 1 2
k H z ) i s
s t i l l
l a r g e r t h a n
t h e
m a x i m a l l y s p e c i f i e d
o s c i l l a t o r
f r e q u e n c y
m i s m a t c h
( 2 1 2
k H z ) .
T h i r d l y ,
t h e
s p e c i a l l y
d e s i g n e d
p a c k e t
d e t e c t o r w i t h
P
=
3 2
i s
b a c k w a r d - c o m p a t i b l e t o
l e g a c y
I E E E 8 0 2 . 1
L a w i t h
P
=
1 6 .
S NR
F i g .
8 . T h e
p e r f o r m a n c e
o f
p a c k e t d e t e c t i o n
w i t h t r a n s m i t
d i v e r s i t y i n
c h a n n e l
m o d e l
H i p e r l a n / 2
A
( H 2 A :
8
c h a n n e l
t a p s )
a n d
H i p e r l a n / 2
E ( H 2 E : 3 5
t a p s )
t h a t
t h e
c h a n g e
o f
s e q u e n c e
p e r i o d
( P = 1 6 6 - + 3 2 )
i n c r e a s e s
t h e
p e r f o r m a n c e
o f b o t h
p a c k e t
d e t e c t i o n
( 1 -
P D ) a n d
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
o f ,
b u t
t h e
m a x i m a l
a s s e s s a b l e
f r e q u e n c y
9 7 8 - 3 - 8 0 0 7 - 2 9 0 9 - 8 / 0 5 / 2 0 . 0 0
© 2 0 0 5 I E E E
7 4 3
7/26/2019 Synchronization by Fettweis
http://slidepdf.com/reader/full/synchronization-by-fettweis 5/5
2 0 0 5
I E E E
1 6 t h I n t e r n a t i o n a l
S y m p o s i u m
o n P e r s o n a l ,
I n d o o r
a n d
M o b i l e
R a d i o
C o m m u n i c a t i o n s
1
0
1 2 3 4
f e
[ H z ]
-1Tx l R x
( 1 6 )
H 2 A
-
2 Tx
I
R x F ZC ( 1 6 , S p e c t r u m
M a s k ) H2 A
-
2 Tx
1
R x F ZC
( 3 2 , S p . c t r u m M a s k )
H2 A
4 T x
l R x F ZC ( 3 2 . S p e c t r u m
M a s k ) H2 A
----------
a 4 T x I R x F ZC
( 3 2 , S p e c t r u m
M a s k ) H2 E
4 T x 1 R x
I T R I
( 3 2 ) H2 A
4 T x 1 R x F ZC
3 2 , F u W I
S p e c t r u m )
H2 A
--
- - I
w
_ am _________
-l
-
p
- - - -
- - - - - -- -
1 0 6 F
T
1 0 4
0 t
f
3
4
f e
[ H z ]
6
7
x 10
F i g .
9 . T h e
p e r f o r m a n c e
o f f r e q ue n c y s y n c h r o n i z a t i o n
w i t h
t r a n s m i t
d i v e r s i t y
i n c h a n n e l m o d e l
H 2 A a n d H 2 E ( S N R = l O d B )
m i s m a t c h f e
,
i n d e p e n d e n t
o f t h e
n u m b e r
o f t r a n s m i t a n t e n -
nas,
is
halved
( 6 2 5
kHz
312
k H z ) .
The
transmit
diversity
g a i n w i t h o u t
e x t r a c o m p l e x i t y
a t t h e r e c e i v e r
i s
a c h i e v e d b y
s p e c i a l l y d e s i g n e d
t r a i n i n g
sequences,
s u c h as
FZ C c o d e s
w i t h t i m e - d o m a i n
c y c l i c
s h i f t a n d
I T R I sequences,
b u t t h e s e
sequences
p e r f o r m
s i m i l a r l y
i n
d i f f e r e n t
m u l t i p a t h
c h a n n e l s .
F o r
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n ,
t h e
t r a n s m i t
d i v e r s i t y g a i n
i s
s m a l l e r
t h a n
t h e r e c e i v e
d i v e r s i t y
g a i n ,
s i n c e
i n
t h e
r e c e i v e r
t h e c o h e r e n c y g a i n
f r o m
n o i s e
a v e r a g i n g
can b e
e x p l o i t e d
a d d i t i o n a l l y .
W h e t h e r
m u l t i p l e
a n t e n n a s a r e
a p p l i e d
a t
t h e
t r a n s m i t t e r or r e c e i v e r
h a s
o n l y m a r g i n a l
i m p a c t
o n t h e p a c k e t
d e t e c t i o n ,
d u e
t o t h e
i n t r i n s i c s
o f
M
k ] .
T h e
n u m e r i c a l r e s u l t s
f o r
f r e q u e n c y s y n c h r o n i z a t i o n
agree
m a i n l y
w i t h t h e
a n a l y s i s
b y S c h e n k [ 9 ] .
V .
S Y N C H R O N I Z A T I O N
I N
M I M O - O F D M
T h e
p r o p o s e d
p a c k e t
d e t e c t i o n
a n d
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a -
t i o n
a l g o r i t h m s
i n
MIMO
a r e
t h e
c o m b i n a t i o n
o f
S I M O
a n d
M I S O
a l g o r i t h m s
a b o v e .
T h e
n u m e r i c a l
e x a m p l e s
i n
F i g .
1 0
s h o w
t h a t 2 x 2 a n d
4 x 4
MIMO can
p r o v i d e
an
a c q u i s i t i o n
p e r f o r m a n c e
i m p r o v e m e n t
o f 4 . 5
dB a n d
6 . 5
dB
( 1
PD
=
1 0 - 3 ) ,
r e s p e c t i v e l y . F i g .
11 s h o w s t h a t
t h e
s t a n d a r d d e v i a t i o n
t Y f
O f
( f e
- f e )
can
b e
i m p r o v e d b y
5 1 . 1 %
o r
6 8 . 7 %
c o m p a r e d
t o
S I S O .
a
25
F i g .
1 0 . T h e
p e r f o r m a n c e
o f
p a c k e t
d e t e c t i o n
w i t h t r a n s m i t a n d
r e c e i v e
d i v e r s i t y
i n
c h a n n e l m o d e l
H 2 A
F i g .
11 .
T h e
p e r f o r m a n c e
o f f r e q ue n c y s y n c h r o n i z a t i o n w i t h
t r a n s m i t
a n d
r e c e i v e d i v e r s i t y
i n c h a n n e l m o d e l
H 2 A
( S N R = l O d B )
V I .
CONCLUSION
S y n c h r o n i z a t i o n ,
i . e .
i n i t i a l
a c q u i s t i o n a n d
f r e q u e n c y
s y n -
c h r o n i z a t i o n
can
b e
i m p r o v e d c o n s i d e r a b l y
u s i n g m u l t i p l e
a n t e n n a s
a t t h e
t r a n s m i t t e r
a n d
r e c e i v e r .
T h e
r e c e i v e d i v e r s i t y
g a i n
can b e e x p l o i t e d b y
m e t r i c c o m b i n i n g
m e t h o d s, w h e r e a s
usage
o f
t h e
t r a n s m i t
d i v e r s i t y
g a i n
r e q u i r e s
s p e c i a l l y
d e s i g n e d
t r a i n i n g
s y m b o l s ,
s u c h
as F r a n k - Z a d o f f - C h u
( F Z C )
c o d e s w i t h
t i m e - d o m a i n
c y c l i c
s h i f t . T h e
p e r i o d
P
o f
t r a i n i n g
sequences
i s a c r u c i a l
p a r a m e t e r
f o r b o t h
p a c k e t d e t e c t i o n a n d f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n .
D i f f e r e n t t r a i n i n g
sequences w i t h t h e
s a m e
p e r i o d
P
a n d
g o o d
a u t o c o r r e l a t i o n
f u n c t i o n s ( A C F ) a s
w e l l a s
c r o s s c o r r e l a t i o n
f u n c t i o n s
( C C F ) p e r f o r m
s i m i l a r l y i n
m u l t i -
p a t h c h a n n e l s .
O t h e r c r i t e r i a ,
l i k e PAPR r e q u i r e
f u r t h e r i n v e s t i -
g a t i o n .
T h e
c o m b i n i n g t e c h n i q u e s
w i t h e x t r a c o m p l e x i t y
a t
t h e
r e c e i v e r a c h i e v e m o r e
d i v e r s i t y g a i n t h a n
d i f f e r e n t
t r a i n i n g s e -
quences
f o r
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n .
T h e
s y n c h r o n i z a t i o n
i n
M I M O
i s t h e c o m b i n a t i o n
o f
S I M O a n d
M I S O
a l g o r i t h m s .
O u r
M I M O 4 x 4 p r o p o s a l
a c h i e v e s 6 . 5 d B a n d
6 8 . 7 %
i m p r o v e m e n t
i n
p a c k e t
d e t e c t i o n
a n d
f r e q u e n c y
s y n c h r o n i z a t i o n
c o m p a r e d
t o
I E E E 8 0 2 . 1
l a ,
r e s p e c t i v e l y .
REFERENCES
[ 1 ]
T . - J . L i a n g
a n d G .
F e t t w e i s ,
M I M O P r e a m b l e
D e s i g n
W i t h a
S u b s e t
o f
S u b c a r r i e r s
i n
O F D M - b a s e d
WLAN, i n P r o c . VTC
S p r i n g , 3 0 . M a y -
0 1 . J u n 2 0 0 5 .
[ 2 ]
T . S c h m i d l
a n d
D .
C o x ,
R o b u s t
F r e q u e n c y
a n d
l i m i n g S y n c h r o n i z a t i o n
f o r OFDM,
I EEE
T r a n s a c t i o n s
o n
C o m m u t n i c a t i o n s ,
v o l .
4 5 ,
p p .
1 6 1 3 -
1 6 2 1 ,
D e c .
1 9 9 7 .
[ 3 ]
IEEE S t d 8 0 2 . 1 1 a ,
P a r t
J J : W i r e l e s s LAN M e d i u i m
A c c e s s
C o n t r o l ( M A C )
a n d
P h y s i c a l L a y e r ( P H Y )
S p e c i f i c a t i o n s , H i g h - S p e e d
P h y s i c a l
L a y e r
i n
t h e
S
GH z
B a n d .
1 9 9 9 .
[ 4 ]
J .
T e r r y
a n d
J .
H e i s k a l a ,
OFDM
WIRELESS
L A N s :
A
T h e o r e t i c a l and
P r a c t i c a l
G u i d e .
SAMS,
2 0 0 1 .
[ 5 ]
A . N .
Mody
a n d
G .
L.
S t u b e r ,
S y n c h r o n i z a t i o n
f o r MIMO OFDM
S y s t e m s ,
i n
P r o c .
IEEE G l o b e c o m ,
v o l .
1 ,
p p .
5 0 9 - 5 1 3 ,
N o v .
2 0 0 1 .
[ 6 ]
M .
S i n g h
a n d
B .
E . e t
a l . ,
WWiSE
G r o u p
PHY a n d
MAC
S p e c i f i c a t i o n .
d o c . : I E E E 8 0 2 . 1 1 / 0 4 - 0 8 8 6 - 0 0 - O O O n ,
2 0 0 4 .
[ 7 ]
H . D .
L u k e ,
D i e
K o r r e l a t i o n s s i g n a l e .
B e r l i n ,
H e i d e l b e r g ,
New
Y o r k :
S p r i n g e r V e r l a g ,
1 9 9 2 .
[ 8 ]
W . - P .
C . W . - D . W .
Y u n g - Y i h
J i a n , P a n g a n
Tin
a n d C . - K .
C h e n ,
P a r t i a l
P r op o sa l f o r
8 0 2 . 1
I n :
I T R I
P r e a m b l e S p e c i f i c a t i o n .
d o c . : I E E E 8 0 2 . 1
1-
0 4 / 9 3 1 r l ,
2 0 0 4 .
[ 9 ]
T .
C .
S c h e n k
a n d
A .
van
Z e l s t ,
F r e q u e n c y S y n c h r o n i z a t i o n
f o r MIMO
OFDM
W i r e l e s s
LAN
S y s t e m s ,
i n V TC
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