Robust time and frequency synchronization in 802.11a communication wireless system

Le problème de la synchronisation en temps et en fréquence dans un système de transmission OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) sans fil de type IEEE 802.11a est étudié. Afin d'améliorer la synchronisation de trame entre les stations mobiles, bien que des solutions aient déjà été proposées pour compenser les décalages en temps et en fréquence, nous avons développé une nouvelle approche conforme à la norme IEEE 802.11a. Cette approche exploite non seulement les informations habituellement spécifiées par la norme à savoir les séquences d’apprentissage mais également d’autres sources d’informations disponibles au niveau de la couche physique et par ailleurs connues par l'émetteur et le récepteur qui les exploitera. Tenant compte des informations fournies par les protocoles réseaux, nous avons montré que les différents sous-champs du champ SIGINAL de la trame physique, identifié comme séquence de référence, sont connus ou prédictibles à partir des deux trames de contrôle RTS (Request to Send) et CtS (Clear to Send) lorsque le mécanisme de réservation de support CSMA/CA (Transporteur Sense Multiple Access avec évitement de collision) est activé conjointement à des algorithmes d'adaptation de débit binaire sur le canal. De plus, la trame RTS reçue permet au récepteur d'estimer le canal avant d’entamer l'étape de synchronisation. Tenant compte de la connaissance sur le champ SIGNAL et de l'information sur le canal de transmission, nous avons développé plusieurs algorithmes conjoints de synchronisation temporelle et fréquentielle et d’estimation de canal compatible avec la norme 802.11a. Les résultats de simulation montrent une amélioration conséquente des performances en termes de probabilité d’échec de synchronisation en comparaison avec les algorithmes existants.Time and frequency synchronization problem in the IEEE 802.11a OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) wireless communication system is investigated. To enhance the frame synchronization between mobile stations, although solutions to compensate time and frequency offsets have already been proposed, we developed a new approach conform to the IEEE 802.11a standard. This approach exploits not only the reference information usually specified by the standard such as training sequences but also additional sources of information available at the physical layer further known by both the transmitter and receiver to be then exploited. According to the knowledge protocol, we showed that the parts of the identified SIGNAL field considered as a reference sequence of the physical frame are either known or predictable from the RtS (Request to Send) and CtS (Clear to Send) control frames when the CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) mechanism is triggered jointly to bit-rate adaptation algorithms to the channel. Moreover the received RtS control frame allows the receiver to estimate the channel before synchronization stage. According to the knowledge of the SIGNAL field and the channel information, we developed multistage joint time/frequency synchronization and channel estimation algorithms conform to the standard. Simulation results showed a strongly improved performance in terms of synchronization failure probability in comparison with the existing algorithms