Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad javad Omidi
محمدجواد امیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reza Khodabandeh Samani
رضا خدابنده سامانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Investigation and Compensation of Carrier Frequency Offset in OFDMA Systems Using Windowing method at Transmitter and Receiver
Recently, the demand for using multicarrier communication systems is growing fast and is predicted to continue in the future. OFDM systems are the most useful type of multicarrier systems due to their ability to combat frequency selective fading channels. This system is used in IEEE802.11a/g, IEEE802.16a, DVB and ADSL. OFDMA system as a combination of OFDM system with FDMA technique is considered in multiuser communication. In additional to attractive characteristics of OFDMA systems, they have some challenges such as frequency and time synchronization. Carrier frequency offset is caused by Doppler effect and/or oscillator frequency mismatch between transmitter and receiver. Same as OFDM, OFDMA systems have high sensitivity to carrier frequency offset. Incorrect carrier frequency offset compensation will destroy orthogonality between subcarriers and result in inter-carrier interference and multi-access interference. This study provides carrier frequency offset investigation and compensation in OFDMA systems. Each user will receive a signal with single carrier frequency offset in downlink mode, where the received waveform is a combination of transmitted signals from different users with individual carrier frequency offsets in uplink. Then the study and compensation of carrier frequency offset in downlink mode is similar to single user scenario. However, the carrier frequency offset compensation in uplink is a challenging task. Carrier frequency offset compensation can be performed before or after DFT block. To improve the performance of carrier frequency offset compensation in OFDMA system, some interference cancellation techniques have been proposed to reduce multiple access interference. These result in some performance gain, however, at the cost of significant increase in complexity. Reducing the level of sidelobes for each subcarrier decreases multiple access interference with less complexity than interference cancellation techniques. Pulse shaping is a common method to reduce the side-lobe level in OFDM systems. In this research we used raised cosine window in transmitter and receiver. However this method improves the performance of direct compensation technique with block allocation scheme at the cost of less bandwidth efficiency. KeyWords: OFDMA systems, Windowing, Carrier frequency offset, Carrier frequency offset compensation.
امروزه تقاضا برای استفاده از سیستم¬های مخابراتی چند¬حاملی به سرعت در حال رشد بوده و پیش¬بینی می¬شود در آینده نیز ادامه یابد. سیستم‌های OFDM را می‌توان به دلیل مقاوم بودن در برابر کانال‌های با محوشدگی فرکانس انتخابی به عنوان پرکاربردترین نوع سیستم‌های مخابراتی چند¬حاملی نام برد. از این سیستم‌ها در استانداردهای IEEE802.11a/g،IEEE802.16a ، DVB و ADSL استفاده شده است. ترکیب سیستم‌های OFDM و روش دسترسی چندگانه‌ی FDMA منجر به پیدایش سیستم‌‌های OFDMA شده که در UMTS مورد توجه قرار گرفته است. علی¬رغم شاخصه¬های جذاب سیستم¬های OFDMA، طراحی این سیستم¬ها با چندین چالش فنی روبرو است. یکی از این موارد ‌‌ نیاز مبرم به همزمان¬سازی فرکانسی و زمانی است. حرکت نسبی فرستنده نسبت به گیرنده و بروز اثر داپلر و همچنین عدم تطابق فرکانس نوسان‌سازها در فرستنده و گیرنده منجر به انحراف فرکانسی می‌شود. سیستم¬های OFDMA همانند OFDM حساسیت زیادی نسبت به انحراف فرکانسی دارند. جبران¬سازی ناصحیح انحراف فرکانسی تعامد بین زیرحامل¬ها را از بین برده و موجب تداخل بین حاملی و تداخل دسترسی چندگانه می‌شود. در این تحقیق به بررسی و تصحیح اثر انحراف فرکانسی در سیستم¬های OFDMA پرداخته شده است. ابتدا این سیستم¬ها در حالت¬ فروسو مطالعه شدند. بررسی اثر انحراف فرکانسی در حالت فروسو مشابه حالت تک¬کاربره می‌باشد. تصحیح انحراف فرکانسی در این حالت تنها از طریق یک ضرب‌کننده صورت می‌پذیرد. در مرحله بعد اثر انحراف فرکانسی در حالت فراسو مورد مطالعه قرار گرفت. برخلاف حالت فروسو، شکل¬موج دریافتی فراسو مخلوطی از سیگنال¬های ارسال شده توسط کاربران مختلف است که هر کدام متحمل انحراف فرکانسی منحصر به خود می¬باشند. بدین ترتیب بازیابی فرکانسی در حالت فراسو می‌تواند به عنوان یک مسئله تخمین چند پارامتری مورد بررسی قرار گیرد. همچنین تصحیح انحراف فرکانسی نیز به عنوان یک چالش در حالت فراسو می‌باشد. تصحیح انحراف فرکانسی می‌تواند قبل یا بعد از بلوک DFT صورت پذیرد. پس از عمل تصحیح به‌دلیل وجود مقداری تداخل در سیگنال تصحیح‌شده لازم است تدبیری به‌منظور حذف تداخل مذبور اتخاذ شود. بدین‌منظور از حذف‌کننده‌ی تداخل استفاده می‌شود. باتوجه به این‌که تداخل ایجادشده ناشی از گلبرگ‌های جانبی هر زیرحامل است بنابراین با کاهش سطح این گلبرگ‌ها می‌توان تداخل مزبور را کاهش داد. استفاده از پالس غیرمستطیلی به منظور کاهش سطح گلبرگ‌های جانبی هر زیرحامل یک روش معمول برای کاهش توان خارج از باند سیگنال ارسالی در سیستم OFDM می‌باشد. در این تحقیق با بهره‌گیری از این ایده در سیستم OFDMA و به‌کاربردن پنجره‌ی کسینوسی صعودیافته در فرستنده و هم در گیرنده در حالت تخصیص دسته‌ای زیرحامل‌ها، با وجود کاهش بازدهی طیفی تداخل به مقدار قابل قبولی تقلیل یافت. کلمات کلیدی: سیستم OFDMA، پنجره گذاری، انحراف فرکانسی، تصحیح انحراف فرکانسی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی