A Consistent OFDM Carrier Frequency Offset Estimator Based on Distinctively Spaced Pilot Tones

A pilot-tone-based maximum likelihood estimator (PBMLE) for carrier frequency offset (CFO) in orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems is proposed. To obtain a consistent estimate of the CFO over a frequency-selective fading channel, the proposed method employs a preamble comprising distinctively spaced pilot tones. As a result of this preamble configuration, a large estimation range equal to the bandwidth of the OFDM signal can be achieved. Different from previous ad hoc pilot-tone-based CFO estimators, the PBMLE exploits the relationship between the CFO and the periodogram of the preamble. Analysis shows that the proposed PBMLE is asymptotically unbiased and efficient. To realize this PBMLE in practice, a suboptimal estimator is also introduced, in which a zero-padded fast Fourier transform is invoked and the CFO estimation is split into two phases: coarse and fine estimation. Coarse estimation is obtained through the correlation between the received preamble and its original pattern, whereas fine estimation is obtained by exploiting the magnitude attenuation in the vicinities of those CFO-shifted pilot tones. Both analytical investigations and computer simulations indicate that the accuracy of this simplified suboptimal estimator is proportional to the oversize ratio of zero padding. When the oversize ratio is sufficiently high, the performance of the suboptimal estimator approaches that of the proposed PBMLE.published_or_final_versio

Scattered Pilots and Virtual Carriers Based Frequency Offset Tracking for OFDM Systems: Algorithms, Identifiability, and Performance Analysis

In this paper, we propose a novel carrier frequency offset (CFO) tracking algorithm for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems by exploiting scattered pilot carriers and virtual carriers embedded in the existing OFDM standards. Assuming that the channel remains constant during two consecutive OFDM blocks and perfect timing, a CFO tracking algorithm is proposed using the limited number of pilot carriers in each OFDM block. Identifiability of this pilot based algorithm is fully discussed under the noise free environment, and a constellation rotation strategy is proposed to eliminate the c-ambiguity for arbitrary constellations. A weighted algorithm is then proposed by considering both scattered pilots and virtual carriers. We find that, the pilots increase the performance accuracy of the algorithm, while the virtual carriers reduce the chance of CFO outlier. Therefore, the proposed tracking algorithm is able to achieve full range CFO estimation, can be used before channel estimation, and could provide improved performance compared to existing algorithms. The asymptotic mean square error (MSE) of the proposed algorithm is derived and simulation results agree with the theoretical analysis

Develop of CFO in High Mobility Environments for OFDM-DMWT Based Mobile Wireless Applications

An “Orthogonal Frequency division Multiplexing (OFDM)” systems are sensitive to “service Frequency Offset (CFO)” mistakes. OFDM- “Discrete Multi-wavelet remodel (DMWT)” based totally cellular wireless with a sender, a provider Frequency Offset errors turns into similarly tough for cellular applications in view that power postpone outline of the channel may trade quick because of the sporadic start and dying of the channel paths. We discover analytical expressions for channel estimation mistakes inside the existence of CFO mistakes and excessive mobility. We display that the sensitivity of the channel estimator be capable of still be exploited to increase CFO in high mobility environments. A comparative have a look at amongst extraordinary techniques of service frequency offset estimation in OFDM systems is offered. We keep in mind strategies in frequency area are considered, namely; training image approach and Pilot tone technique. Mean square blunders (MSE) is the evaluation criteria used within the look at. Simulation consequences display that the CFO estimation strategies the schooling image technique outperforms the pilot tone approach with the aid of about 2dB. The contrast results are considered at MSE of 10-4 and normalized CFO of 0.2. Keywords— CFO, ICI, BER, SNR, OFDM, DMWT, MSE, Frequency domain. DOI: 10.7176/NCS/10-04 Publication date:July 31st 201

Design and implementation of a downlink MC-CDMA receiver

Cette thèse présente une étude d'un système complet de transmission en liaison descendante utilisant la technologie multi-porteuse avec l'accès multiple par division de code (Multi-Carrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA). L'étude inclut la synchronisation et l'estimation du canal pour un système MC-CDMA en liaison descendante ainsi que l'implémentation sur puce FPGA d'un récepteur MC-CDMA en liaison descendante en bande de base. Le MC-CDMA est une combinaison de la technique de multiplexage par fréquence orthogonale (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) et de l'accès multiple par répartition de code (CDMA), et ce dans le but d'intégrer les deux technologies. Le système MC-CDMA est conçu pour fonctionner à l'intérieur de la contrainte d'une bande de fréquence de 5 MHz pour les modèles de canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire tel que décrit par le "Third Genaration Partnership Project" (3GPP). La composante OFDM du système MC-CDMA a été simulée en utilisant le logiciel MATLAB dans le but d'obtenir des paramètres de base. Des codes orthogonaux à facteur d'étalement variable (OVSF) de longueur 8 ont été choisis comme codes d'étalement pour notre système MC-CDMA. Ceci permet de supporter des taux de transmission maximum jusquà 20.6 Mbps et 22.875 Mbps (données non codées, pleine charge de 8 utilisateurs) pour les canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire, respectivement. Une étude analytique des expressions de taux d'erreur binaire pour le MC-CDMA dans un canal multivoies de Rayleigh a été réalisée dans le but d'évaluer rapidement et de façon précise les performances. Des techniques d'estimation de canal basées sur les décisions antérieures ont été étudiées afin d'améliorer encore plus les performances de taux d'erreur binaire du système MC-CDMA en liaison descendante. L'estimateur de canal basé sur les décisions antérieures et utilisant le critère de l'erreur quadratique minimale linéaire avec une matrice' de corrélation du canal de taille 64 x 64 a été choisi comme étant un bon compromis entre la performance et la complexité pour une implementation sur puce FPGA. Une nouvelle séquence d'apprentissage a été conçue pour le récepteur dans la configuration intérieur/extérieur pédestre dans le but d'estimer de façon grossière le temps de synchronisation et le décalage fréquentiel fractionnaire de la porteuse dans le domaine du temps. Les estimations fines du temps de synchronisation et du décalage fréquentiel de la porteuse ont été effectués dans le domaine des fréquences à l'aide de sous-porteuses pilotes. Un récepteur en liaison descendante MC-CDMA complet pour le canal intérieur /extérieur pédestre avec les synchronisations en temps et en fréquence en boucle fermée a été simulé avant de procéder à l'implémentation matérielle. Le récepteur en liaison descendante en bande de base pour le canal intérieur/extérieur pédestre a été implémenté sur un système de développement fabriqué par la compagnie Nallatech et utilisant le circuit XtremeDSP de Xilinx. Un transmetteur compatible avec le système de réception a également été réalisé. Des tests fonctionnels du récepteur ont été effectués dans un environnement sans fil statique de laboratoire. Un environnement de test plus dynamique, incluant la mobilité du transmetteur, du récepteur ou des éléments dispersifs, aurait été souhaitable, mais n'a pu être réalisé étant donné les difficultés logistiques inhérentes. Les taux d'erreur binaire mesurés avec différents nombres d'usagers actifs et différentes modulations sont proches des simulations sur ordinateurs pour un canal avec bruit blanc gaussien additif