[論文レビュー] A New Model for Interference Analysis in Asynchronous Multi-Carrier Transmission

Yahia Medjahdi, Michel Terré+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2010

PAPR reduction in OFDM参考文献 11被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、同期していないOFDM/FBMCシステムにおけるマルチキャリア干渉を分析する統一的理論的枠組みを提案する。この枠組みは、タイミングオフセットと周波数選択的 fading を考慮しており、干渉電力の正確な特徴づけを可能にし、シミュレーションによる精度の検証を通じて、同期的でマルチパス環境におけるシステム性能評価の信頼性の高いツールを提供する。

ABSTRACT

Interference at the radio receiver is a key source of degradation in quality of service of wireless communication systems. This paper presents a unified framework for OFDM/FBMC interference characterization and analysis in asynchronous environment. Multi-user interference is caused by the timing synchronization errors which lead to the destruction of the orthogonality between subcarriers. In this paper, we develop a theoretical analysis of the asynchronous interference considering the multi-path effects on the interference signal. We further propose an accurate model for interference that provides a useful computational tool in order to evaluate the performance of an OFDM/FBMC system in a frequency selective fading environment. Finally, simulation results confirmed the accuracy of the proposed model.

研究の動機と目的

• マルチキャリアシステムにおけるタイミング同期誤差に起因する干渉によって引き起こされる無線通信品質の低下を解消すること。
• 同期伝送下でのOFDMおよびFBMCシステムにおける干渉を特徴づける統一的解析フレームワークを構築すること。
• 理論的モデルにマルチパスフェージングが干渉電力に与える影響を組み込むこと。
• 同期的で周波数選択的 fading 環境下でのシステム性能評価に向け、計算効率が良く正確なモデルを提供すること。

提案手法

• 同期していないマルチキャリア伝送におけるタイミングオフセットによって生じる干渉電力の理論的表現を導出する。
• チャネルインパルス応答表現を用いて、周波数選択的 fading の影響を干渉モデルに統合する。
• 直交周波数分割多重（OFDM）およびフィルタバンクマルチキャリア（FBMC）信号モデルを適用し、分析を統一する。
• タイミングエラーに起因する直交性の喪失に起因するサブキャリア間のクロス干渉を数学的表現で記述する。
• 現実的なマルチパスフェージング条件下で、モデルの妥当性をシミュレーションにより検証する。
• 理論的干渉電力予測値とシミュレーション結果を比較し、モデルの正確性を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 タイミング同期誤差は、同期していないOFDM/FBMCシステムにおける干渉電力にどのように影響するか？
• RQ2 周波数選択的フェージングは、同期していないマルチキャリア伝送における干渉特性にどのような影響を及えるか？
• RQ3 統一的理論的モデルは、同期状態下でのOFDMおよびFBMCシステムにおける干渉を正確に表現できるか？
• RQ4 提案されたモデルは、干渉電力予測の正確性において、シミュレーション結果と比較してどのように差異を示すか？

主な発見

• 提案された理論的モデルは、周波数選択的フェージング下における同期していないOFDM/FBMCシステムの干渉電力を正確に予測できる。
• タイミング同期誤差は、特に周波数選択的チャネルでは、相互周波数干渉（ICI）を顕著に増大させる。
• モデルは、同期状態下でのOFDMおよびFBMC波形の干渉解析を成功裏に統一している。
• シミュレーション結果はモデルの正確性を確認しており、理論的予測値とシミュレーテッド干渉レベルとの間に良好な一致が確認された。
• 本モデルは、同期的でマルチパス環境下におけるマルチキャリアシステムの性能評価に信頼性の高い計算ツールを提供する。