Научная статья на тему 'Влияние рассогласования технологических параметров на поведение системы синхронизации с последовательностями Задова-Чу'

Влияние рассогласования технологических параметров на поведение системы синхронизации с последовательностями Задова-Чу Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
233
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЗАДОВА-ЧУ / СИНХРОНИЗАЦИЯ / 5G / КРОССКОРРЕЛЯЦИЯ / ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РАССОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Тимошенко Александр Геннадиевич, Моленкамп Ксения Михайловна, Моленкамп Ник Бернард, Белоусов Егор Олегович

В современных LTE системах используются последовательности Задова-Чу для передачи синхронизирующего сигнала. При этом комплексная последовательность передается в прямом и квадратурном каналах, повторяемость которых зависит от технологического разброса параметров элементов в их составе. Используемые последовательности накладывают ряд ограничений на существующие системы связи. Развитие новых, в том числе и перспективных, 5G систем связи ставит перед разработчиками элементной базы задачи по достижению предельных характеристик обработки сигналов, с использованием существующих технологий. Существует ряд проблем, связанных с масштабированием технологий, использованием новых материалов и оптимизацией потребляемой мощности, но проблема повторяемости элементов в составе одного технологического процесса не может быть решена с использованием современных технологий и оборудования. Эта проблема накладывает ограничения на все системы в составе устройства связи. Приводится анализ поведения системы синхронизации по последовательностям Задова-Чу в условиях технологического разброса этих элементов. Для анализа системы синхронизации проведены оценочные расчёты для линейных и нелинейных эффектов, возникающих при преобразовании сигнала. Анализ проводился для фазового и амплитудного рассогласования элементов в прямом и квадратурном каналах, построенных в интегральном виде. На основании анализа получены зависимости величины разброса на время установления и удержания синхронизации, а так же на вероятности ложного срабатывания и пропуска синхронизирующего сигнала. Определены границы локального гомеоморфизма технологического разброса в параметры системы синхронизации. Дополнительно проведена оценка возможности восстановления синхронизации при ограниченных ресурсах аналогово-цифрового преобразования, когда точность восстановления каждого из элементов последовательности ограничена эффективной разрядностью АЦП.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Тимошенко Александр Геннадиевич, Моленкамп Ксения Михайловна, Моленкамп Ник Бернард, Белоусов Егор Олегович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние рассогласования технологических параметров на поведение системы синхронизации с последовательностями Задова-Чу»

ВЛИЯНИЕ РАССОГЛАСОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПОВЕДЕНИЕ СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ ЗАДОВА-ЧУ

Тимошенко Александр Геннадиевич,

НИУ "МИЭТ", Москва, Россия, [email protected]

Моленкамп Ксения Михайловна,

НИУ "МИЭТ", Москва, Россия, [email protected]

Моленкамп Ник Бернард,

НИУ "МИЭТ", Москва, Россия, [email protected]

Белоусов Егор Олегович,

НИУ "МИЭТ", Москва, Россия, [email protected]

Результаты данной работы получены в рамках выполнения прикладных научных исследований (Грант №14.578.21.0215 Я¥МЕ¥157816Х0215) при запланированной финансовой поддержке Министерства Образования и Науки Российской Федерации.

Ключевые слова: последовательность Задова-Чу, синхронизация, 5G, кросскорреляция, технологическое рассогласование параметров.

В современных LTE системах используются последовательности Задова-Чу для передачи синхронизирующего сигнала. При этом комплексная последовательность передается в прямом и квадратурном каналах, повторяемость которых зависит от технологического разброса параметров элементов в их составе. Используемые последовательности накладывают ряд ограничений на существующие системы связи. Развитие новых, в том числе и перспективных, 5G систем связи ставит перед разработчиками элементной базы задачи по достижению предельных характеристик обработки сигналов, с использованием существующих технологий. Существует ряд проблем, связанных с масштабированием технологий, использованием новых материалов и оптимизацией потребляемой мощности, но проблема повторяемости элементов в составе одного технологического процесса не может быть решена с использованием современных технологий и оборудования. Эта проблема накладывает ограничения на все системы в составе устройства связи. Приводится анализ поведения системы синхронизации по последовательностям Задова-Чу в условиях технологического разброса этих элементов.

Для анализа системы синхронизации проведены оценочные расчёты для линейных и нелинейных эффектов, возникающих при преобразовании сигнала. Анализ проводился для фазового и амплитудного рассогласования элементов в прямом и квадратурном каналах, построенных в интегральном виде. На основании анализа получены зависимости величины разброса на время установления и удержания синхронизации, а так же на вероятности ложного срабатывания и пропуска синхронизирующего сигнала. Определены границы локального гомеоморфизма технологического разброса в параметры системы синхронизации. Дополнительно проведена оценка возможности восстановления синхронизации при ограниченных ресурсах аналогово-цифрового преобразования, когда точность восстановления каждого из элементов последовательности ограничена эффективной разрядностью АЦП.

Информация об авторах:

Тимошенко Александр Геннадиевич, к.т.н., доцент кафедры Телекоммуникационные системы (ТКС), Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Москва, Россия

Моленкамп Ксения Михайловна, старший преподаватель кафедры Телекоммуникационные системы (ТКС), Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Москва, Россия

Моленкамп Ник Бернард, старший преподаватель кафедры Телекоммуникационные системы (ТКС), Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Москва, Россия

Егор Олегович Белоусов, старший преподаватель кафедры Телекоммуникационные системы (ТКС), Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Москва, Россия

Для цитирования:

Тимошенко А.Г., Моленкамп К.М., Моленкамп Н.Б., Белоусов Е.О. Влияние рассогласования технологических параметров на поведение системы синхронизации с последовательностями Задова-Чу // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Том 11. №12. С. 8-13.

For citation:

Timoshenko A.G., Molenkamp K.M., Molenkamp N.B., Belousov E.O. (2017). The influence of technological mismatch on synchronization system behaviour with Zadoff-Chu sequences. T-Comm, vol. 11, no.12, рр. 8-13. (in Russian)

Введение

В последнее время широкое развитие получили интеллектуальные транспортные системы [1], одним из примеров применения которых являются мобильные автономные системы пожаротушения (рис. 1). Дтя управления и принятия решений на подвижном автономном средстве необходимо реализовать систему связи и систему радиолокации [2] для построения цифровой карты местности и обнаружения препятствий. Так как на автономном средстве, как правило, уже имеется установленное и сертифицированное оборудование связи, с возможностями цифровой обработки сигналов, превышающих требования по производительности стандарта LTE, целесообразно реализовать систему радиолокации по технологии программного радио на имеющемся оборудовании [3]. При использовании системы SIMO распределенного радара в одноранговой эпизодической сети (MANET) вопросы обеспечения синхронизации приобретают критическое значение [4], Использование последовательности Задова-Чу для синхронизации в системах связи с использованием стандарта LTE [5] связано со свойством последовательности периодического комплексного сигнала с нефазовой периодической автокорреляции, равной нулю [6]. Обработка комплексной последовательности подразумевает преобразование сигнала в прямом и квадратурном каналах (рис. 1 ). Повторяемость характеристик элементов прямого и квадратурного каналов зависит от технологического разброса параметров элементов в их составе. Основными источниками неидеалыюстей в приемопередатчике с такой архитектурой являются: неидеальности аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, нелинейность преобразователей и усилительных элементов и вызываемое элементами фазовое рассогласование [7J. Типовые значения рассогласования по усилению для ЦА11 составляют менее 0,3 % по усилению, и менее 1 ° по фазе; для модулятора - около 1 % по усилению и около 0,210 по фазе на рабочей частоте (при этом ошибка по фазе может быть минимизирована использованием качественного сигнала локального генератора); рассогласование, вызванное неидеальностями пассивных компонентов и межсоединений, как правило, можно минимизировать с применением конструктивно-технологических методов [7].

Развитие новых технологий и систем связи, в том числе и перспективных, таких как системы связи пятого поколения (5G), ставит перед разработчиками элементной базы задачи по достижению предельных характеристик обработки сигналов, с использованием существующих технологий [8-11].

Рис. 1. Сценарий применения объединенной системы связи и радиолокации (Ям/Сот) и упрощенная структурная схема рассматриваемого части приемника

В |12] было проанализировано влияние конструктивно-топологических параметров (планирование размещения блоков интегральной схемы, согласования транзисторов, согласование длин дифференциальных межсоединений, оптимизация паразитных емкостей и емкостей межсоединений, уменьшение интермодуляционных эффектов и др.) на системы синхронизации с использование псевдослучайных сигналов и методы оптимизации топологии ИС. Так, описанный в [13] метод использования аналоговой согласованной фильтрации для начальной синхронизации позволяет снизить фазовое рассогласование, которое может достигать 30%, при оптимизации потребляемой мощности.

Постановка задачи

А, Рассогласование, обусловленное технологическими параметрами

Для учета рассогласования технологических параметров используется формула [14] для среднеквадратичного отклонения для учета абсолютной разницы между двумя идентичными парными устройствами:

сг2 = — + В + 320: (1)

Ш

В формуле (1) А - параметр рассогласования, задаваемый правилами проектирования (часто принимается равным единице); В - смещение измерений (как правило, равен нулю); ширина IV и длина I устройства даны в мкм; 5 - параметр чувствительности для различных расстояний между устройствами; О - расстояние между двумя компонентами. Таким образом, формула (1) может быть записана, если пренебречь влиянием двух парных устройств друг на друга, как:

Формула (2) будет описывать рассогласование как для рассогласования порогового напряжения сл(т(Л|т [мВ, мкм]), так и для крутизны транзистора cAbe,a (Аьб1а [%, мкм]). Так, экспериментальные значения рассогласования (стандартное отклонение) между парными транзисторами достигают 4,45 мкм"1 при использовании минимальных длин и ширин (технология 0,18 КМОП завода Микрон) и 0,05 мкм'1 при длине и ширине устройств в 100 раз больше минимальной. Для пассивных компонентов для определения рассогласования также может быть использована формула (2) [15-16]. Рассогласование по технологическим параметрам слоев также, как правило, достигают 10-12%.

Исходя из вышеперечисленных значений рассогласования, вызванных несовершенством используемой технологии изготовления, для проведения моделирований для установления влияния существующего технологического рассогласования элементов в составе I- и £?~каналов на параметры синхронизации с использованием последовательностей Задова-Чу, величины рассогласований по усилению и по фазе принимались равными 10%.

В. Границы локального гомеоморфизма технологического разброса в параметры системы синхронизации

Для проведения анализа и перехода от рассогласований по усилению и по фазе, вызванных технологическим разбро-

T-Comm Vol. II. #12-201 J

сом, к параметрам системы синхронизации воспользуемся их отображением. Тогда границы технологического рассогласования могут гомеоморф но отображаться в границы параметров синхронизации в условиях, когда сигнал пропорционален

Дстехр -j

.7Tf.m{n+\ + 2q)

Nr

(3)

где Да - рассогласование сигналов после прохождения каналов связи, (I - выходное отношение сигнал-шум по напряжению. При организации взаимосвязи с системами синхронизации будем оценивать вероятность ложного срабатывания системы синхронизации, вероятность пропуска синхронизирующего сигнал, время захвата и время удержания синхронизирующего сигнала.

Вероятность ложного срабатывания Р зависит от относительного порога срабатывания 1\:

Р = 1/2-(1-ф{0) (4)

где Ф(/,)= интеграл вероятности [17|. Если сигнал на

входе порогового устройства превосходит этот порог, принимается решение о наличии сигнала. При оценке вероятности ложного срабатывания изменение относительный порог коррелирует с изменением ±Да.

Вероятность пропуска синхронизирующего сигнала: Г / \Л

Ц, = 1-1/2

1 + Ф1--,,

(5)

где ц - выходное отношение сигнал-шум по напряжению [17]. Зафиксировав значение отношения сигнал-шум, можем определить вероятность пропуска сигнала синхронизации при изменении относительного порога в границах /1 ± До.

Для времени захвата и времени удержания синхронизирующего сигнала воспользуемся выражениями для эффективного рекурсивного фильтра, оценивающего вектор состояния динамической системы, используя ряд неполных и зашумленных измерений. Время захвата и время удержания равны, соответственно: 1

2Q,

t. = —ln-

<а„

1 -к

t.

=ш1а1

со,,

(6)

(7)

где ©о — резонансная частота петлевого фильтра Калмана, Q - его добротность, к - коэффициент усиления [18]. Последний напрямую зависит от величины рассогласования амплитуды, в то время как отображение рассогласования фазы связано с резонансной частотой через описанную ранее Да.

Описание основных результатов исследования

В качестве параметров для рассмотрения влияния рассогласования элементов /- и каналов при применении последовательностей Задов а-Чу были выбраны: (1) фазовое рассогласование в устройствах в виде ошибки длительности мнимой и вещественной частей последовательности; (2) нелинейность усиления в устройствах. (3) ошибка квантования при цифро-аналоговом и аналого-цифровом преобразовании;

С. Влияние рассогласования элементов в 1-й Q-каналах

На рисунке 2 показана зависимость величины рассогласования сигнала Да при использовании последовательностей Задова-Чу с длиной последовательности, равной NZc= 1023 от рассогласования длительности последовательности. Временной сдвиг определялся, как 1 - MIN, при этом M=N+ 1, где Mw N - относительные размеры мнимой и вещественной части последовательности, соответственно. На рисунке черным показаны огибающие для минимальных и максимальных рассогласований для всех последовательностей с длиной 1023 (V {ц е N | ц = Nzc (mod 1)). Последовательности показаны серым цветом. Видно, что из-за компоненты под знаком экспоненты в разностном сигнале, в трафике наблюдаются пучности, вызванные увеличением взаимной корреляции сигналов. Аналогичные результаты можно получить при обработке взаимно коррелирующих частей последовательностей с записанными копиями в составе решающего устройства.

Уровень взаимной корреляции мнимой и вещественной части последовательности при нулевом сдвиге последовательностей будет ограничен величиной 0,0156. Относительно этой же величины происходят изменения сигнала при амплитудном рассогласовании (рис. 3). Верхняя и нижняя границы аналогично определяются для разных последовательностей (сами последовательности на графике не представлены). Мнимая часть от масштабирована относительно (1 - К), верхняя и нижняя границы неидеальностей усиления приняты равными 10 %. Учёт нелинейности усиления при вычислениях приводит к потере параллельности прямых и возникновению точки пересечения, зависящей от линейности преобразующего тракта.

Проведенные исследования выполнены при условии использования идеального квантователя. Реальные аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразования приводят к ошибкам. На рисунке 4 показаны верхняя и нижняя граница ошибки при изменении разрядности квантователя от 1 до 12 бит. Видно, что вносимые ошибки становятся сравнимыми с описанными ранее только при эффективной разрядности АЦП не менее 9 бит. Следовательно реапьная разрядность преобразователей должны быть не менее 12.

3,5

2,5

3

1.5

0,5

и 1/S 1/10 1/15 1/20 1/25 1/30 1/35 1/40 1/45 1/50 Временной сдвиг, частей последовательности

Рис. 2. Влияние сдвига между мнимой и вещественной частями последовательностей Задова-Чу (N7jC= 1023) иа рассогласование сигнала

У

2,15 -1-1-1-|-1-

1,96 " 1,76

0

X 1,56

1

1,36 1,17

0,97 _*_._*_*_._*_*_

-0,2 -0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 Ошибка усиления

Рис. 3. Зависимость рассогласования сигнала от нейдеальноетей усиления между мнимой и вещественной частью последовательности Задова-Чу {А'гс~ 1023)

Рис. 4. Влияние суммарной величины ошибки квантования на рассогласование /- и ^-каналов при использовании последовательности Задова-Чу {Ы- 1023)

к

Рис. 5. Зависимости времени удержания и времени захвата от коэффициента усиления

О. Время установления и удержания синхронизации При анализе времени установления и удержания синхронизации (рис, 5) можно отметить, что введенное рассогласование на уровне 10% приводит к увеличению времени захвата и уменьшению времени обнаружения.

Е. Вероятности ложного срабатывания и пропуска синхронизирующего сигнала

Границы зоны неопределенности величины порога будут соответствовать рассогласованию ±10%. Соотношение сигнал-шум для проведения моделирования было зафиксировано на величине 8 дБ,

Рис. 6. Зависимость вероятности ложного Срабатывания и пропуска сигнала синхронизации от порога срабатывания решающего устройства

В статье были рассмотрено влияние рассогласования элементов в I- и О-каналах на параметры системы синхронизации при использовании в качестве синхронизирующей последовательности Задова-Чу длиной 1023, Проблема повторяемости элементов накладывает ограничения на согласование таких параметров, как фазовое согласование, линейность и усиление. На основании анализа были получены зависимости величины разброса на время установления и удержания синхронизации, а так же на вероятности ложного срабатывания и пропуска синхронизирующего сигнала.

Из результатов видно, что основной проблемой при рассогласовании сигнала является накапливаемая ошибка в результате ограниченности эффективной разрядности используемых АЦП. Результатом проведенных исследований являются требования к проектированию решающего устройства, учитывающего рассогласования сигнала, приводящего к ошибке установки порога на уровне ±10%.

В рамках дальнейших исследований планируется применение рассмотренной системы синхронизации для высокоскоростного канала связи, описанного в [19-20].

Выводы

Т-Сотт Уо1.11. #12-201 7

Благодарности

Авторы хотят поблагодарить Анастасию Юрьевну Семенову. Елену Владимировну Омельянчук, Андрея Викторовича Тихомирова и Игоря Михайловича Теплякова за полезные комментарии, позволившие значительно улучшить работу.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Крейнделин В.Б., Усачев В.A. LTE-Advanced pro как основа для новых сценариев М2М // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Том 11. №3. С. 28-32.

2. Фокин Г. А., Аяь-Одхари Абдулвахаб Хусейн, 1 1ознцио!шрование подвижных источников радиоизлучения разностно-дап ьномерным методом II Т-Сошш: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Том 11. №4. С. 41 -46.

3. Муравьев И,В., Бахтин А.А, Исследование методов создания интеллектуальных систем связи, адаптирующихся к сложной радиочастотной обстановке, на основе технологии когнитивного радио // T-Comm: Телекоммуникации н транспорт. 2012. №9. С. 104-106.

4. Тихомиров А.В., Омельянчук Е.В.. Тимофеева О.П. Способ синхронизации в стегосистемах // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012. №9. С. 140-143.

5. Kazachkov V.O. Issledovanie realizatcii sinklironizatcii po signalam Zadova-Cliu v slandarte Long Term Evolution dlia kanala s zami rani ¡ami И Internet-journal «Naukovedenie» T. 7, №1 (2015), p. 15.

6. Song, Lingyang; Shen, Jia, eds. Evolved Cellular Network Planning and Optimization for UMTS and LTE / New York: CRC Press, 2011,630 p.

7. Yi Zhang. Wireless Transmitter IQ Balance and Sideband Suppression // Analog Devices, AN-1100, APPLICATION NOTE, 2010, pp. 1-8.

8. Tseng H.Y., Cho W.J., Chang Т.К., Phoong S.M. and Lin Y.P., Compensation of IQ Imbalance and DC Offset for OFDM Transmission over Frequency Selective Channels // 2008 IEEE International Conference on Communications, Beijing, 2008, pp.641 -645.

9. W. Chung, Transmitter 10 mismatch compensation in coherent optical OFDM systems using pilot signals II Optical Express, Vol. 18, No. 20, 2010, pp. 1-7.

10. A. Mandal, R. Mishra and N. Rizvi, Gain-phase mismatch correction tcchniquc for l/Q channel receiver // 2011 International Conference on Image Information Processing, Himachal Pradesh, 2011, pp. 1-5.

11. H. Song. S.R. Naqvi and B. Bakkaloglu I/Q-Channcl Mismatch Transfer and Amplification Effects and Applications to the Measurement and Calibration of Integrated VL1F RE Receivers // 2006 IEEE International SOC Conference, Taipei, 2006, pp.35-38.

12. Timoshenko A.G., Lomovskaya K.M. and Krouglov Y.V. Low power FN synchronization technique II 2008 International Conference on Telecommunications, St, Petersburg, 2008, pp. 1-5,

13. Timoshenko A G.. Lomovskaya K.M, and Krouglov Y.V. Low-power fully-programmable analog CMOS matchcd filter for digital mobile transceivers. II Selected Lectures on Multiple Access and Queuing Systems: revised selected papers - СПб.: SUA!, 2008, pp. 119-129.

14. Pelgrom M.JM. Dttinmaijer A.C.J, and Welbers A.P.G. Matching properties of MOS transistors // IEEE Journal of So I id-State Circuits, vol. 24, no. 5, Oct 1989, pp. 1433-1439.

15. fVeidong Tian. P. Sleinmann, E. Beach. / Khan and P. Madhani Mismatch characterization of a high precision resistor array test structure // 2008 IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures, Edinburgh, 2008, pp.! 1-16,

16. O. Roux dit Buisson, G. Мог in, F. Paillardet and E. Mazaleyrat A new characterization method for accurate capacitor matching measurements using pseudo-floating gate test structures in submieron CMOS and BiCMOS technologies // 1CMTS 1998. Proceedings of 1998 International Conference on Microelectronic Test Structures, Kanazawa,

1998, pp. 223-227.

17. F. Tujvesson, O. Edfors and M. Faulkner, "Time and frequency synchronization for OFDM using PN-sequence preambles," Gateway to 21st Century Communications Village. VTC 1999-FaIl. IEEE VTS 50th Vehicular Technology Conference (Cat. No.99CH36324), Amsterdam,

1999, pp. 2203-2207, vol.4.

18. Pashev G.P, Kalman Filter for Measuring the Frequency of High-Stability Oscillators Using Signals from Satellite Navigation Systems // Measurement Techniques, Vol. 56, Issue 12, March 2014, pp. 1397-1400.

19. A. Bukhtin, A. Semenova, E. Omelyanchuk and I. Teplvakov, "On possibilities of capacity increasing of high speed radio downlink," 2014 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (1CUMT), St. Petersburg, 2014, pp. 184-189.

20. A. Bakhtin, A. Semenova and A. Solodkov, "High data rate link modulation and coding scheme modeling," 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (S1BCON), Moscow, 2016, pp. 1-5.

THE INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL MISMATCH ON SYNCHRONIZATION SYSTEM BEHAVIOUR WITH ZADOFF-CHU SEQUENCES

Aleksandr G. Timoshenko, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia, [email protected] Kseniya № Мolenkamp, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia, [email protected] Nik B. Molenkamp, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia, [email protected] Bgor О. Belousov, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia, [email protected]

Abstract

The complex Zadoff-Chu sequences are used in modern LTE systems for synchronization, and can be used for synchronization in joint RadCom systems. The repeatability of elements in the in-phase (I) and quadrature (Q) channels heavily depends on technological parameters mismatch of devices in its structure. Used sequences wioth length of 1023 set some limitations on existed communication system architecture when joint RadCom system is being implemented, and encourage system engineers to achieve performance limits using available component base and manufacturing technologies. The article analyses the behavior of synchronization system with Zadoff-Chu sequences: the calculations for linear and nonlinear effects, connected with signal conversion (phase and amplitude mismatch and quantization error). The results show that the main problem with signal mismatch is the accumulated error as a result of the limited effective capacity of the used ADCs. The requirements are to the design of a decision device that takes into account the signal mismatch, which leads to a threshold setting error of ±10%.

m

Keywords: Zadoff-Chu sequence, synchronization, 5G, crosscorrelation, technological components' mismatch. References

1. Kreindelin V.B., Usachev V.A. (2017). LTE-Advanced pro as a basis for new use case M2M. T-Comm, vol. 1 1, no.3, pp. 28-32.

(in Russian)

2. Fokin G.A., Abdulwahab Hussein Al-odhari. (2017). Positioning of the moving radiation source using time difference of arrival method. T-Comm, vol. 11, no.4, pp. 41-46. (in Russian)

3. Muravyev Ilya, Bakhtin Alexander (2012). Research methods for creating intelligent communication systems, adapting to a complex radio frequency environment, based on cognitive radio technology. T-Comm, no.9, pp. 104-106. (in Russian)

4. Tikhomirov A.V., Omelyanchuk E.V., Timofeyeva O.P. (2012). Synchronization Method in Stegosystems. T-Comm, no.9, pp. 140-143.

(in Russian)

5. Kazachkov V.O. (2015). Issledovanie realizatcii sinkhronizatcii po signalam Zadova-Chu v standarte Long Term Evolution dlia kanala s zamiraniiami. Internet-journal "Naukovedenie", vol. 7, no. 1, p. 15.

6. Song, Lingyang; Shen, Jia, eds. (2011). Evolved Cellular Network Planning and Optimization for UMTS and LTE. New York: CRC Press. 630 p.

7. Yi Zhang (2010). Wireless Transmitter IQ Balance and Sideband Suppression. Analog Devices, AN-1100, APPLICATION NOTE, pp.1-8.

8. Tseng H.Y. , Cho W.J., Chang T.K., Phoong S.M. and Lin Y.P. (2008). Compensation of IQ Imbalance and DC Offset for OFDM Transmission over Frequency Selective Channels. 2008 IEEE International Conference on Communications, Beijing, pp. 641-645.

9. W. Chung (2010). Transmitter IQ mismatch compensation in coherent optical OFDM systems using pilot signals. Optical Express, vol. 18, no. 20, pp. 1-7.

10. A. Mandal, R. Mishra and N. Rizvi. (2011). Gain-phase mismatch correction technique for I/Q channel receiver. 2011 International Conference on Image Information Processing, Himachal Pradesh, pp. 1-5.

11. H. Song, S.R. Naqvi and B. Bakkaloglu (2006). I/Q-Channel Mismatch Transfer and Amplification Effects and Applications to the Measurement and Calibration of Integrated VLIF RF Receivers. 2006 IEEE International SOC Conference, Taipei, pp. 35-38.

12. Timoshenko A.G., Lomovskaya K.M. and Krouglov Y.V. (2008). Low power PN synchronization technique. 2008 International Conference on Telecommunications, St. Petersburg, pp. 1-5.

13. Timoshenko A.G., Lomovskaya K.M., Krouglov Yu. V. (2008). Low-power fully-programmable analog CMOS matched filter for digital mobile transceivers. Selected Lectures on Multiple Access and Queuing Systems: revised selected papers. St. Petersburg: SUAI, pp. 119-129.

14. M. J. M. Pelgrom, A. C. J. Duinmaijer and A. P. G. (1989). Welbers Matching properties of MOS transistors. IEEE Journal of SolidState Circuits, vol. 24, no. 5, Oct 1989. pp.1433-1439.

15. Weidong Tian, P. Steinmann, E. Beach, I. Khan and P. Madhani (2008). Mismatch characterization of a high precision resistor array test structure. 2008 IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures, Edinburgh, pp. 11-16.

16. O. Roux dit Buisson, G. Morin, F. Paillardet and E. Mazaleyrat (1998). A new characterization method for accurate capacitor matching measurements using pseudo-floating gate test structures in submicron CMOS and BiCMOS technologies. ICMTS 1998. Proceedings of 1998 International Conference on Microelectronic Test Structures, Kanazawa, pp. 223-227.

17. F. Tufvesson, O. Edfors and M. Faulkner (1999). Time and frequency synchronization for OFDM using PN-sequence preambles. Gateway to 21st Century Communications Village. VTC 1999-Fall. IEEE VTS 50th Vehicular Technology Conference (Cat. No.99CH36324), Amsterdam, vol.4, pp. 2203-2207.

18. Pashev G.P. (2014). Kalman Filter for Measuring the Frequency of High-Stability Oscillators Using Signals from Satellite Navigation Systems. Measurement Techniques, vol. 56, Issue 12, pp.1397-1400.

19. A. Bakhtin, A. Semenova, E. Omelyanchuk and I. Teplyakov (2014). On possibilities of capacity increasing of high speed radio downlink. 2014 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), St. Petersburg, pp. 184-189.

20. A. Bakhtin, A. Semenova and A. Solodkov, (2016). High data rate link modulation and coding scheme modeling. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Moscow, pp. 1-5.

Information about authors:

Aleksandr G. Timoshenko, PhD, associated professor, Telecommunication systems (TCS) department, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia

Kseniya M. Мolenkamp, assistant professor, Telecommunication systems (TCS) department, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia Nik B. Мolenkamp, assistant professor, Telecommunication systems (TCS) department, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia Bgor О. Belousov, assistant professor, Telecommunication systems (TCS) department, National Research University of Electronic Technology (MIET), Moscow, Russia

T-Comm Vol. 11. #12-201 7

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.