Project Details
Abstract
近幾年來,通訊科技的發展已漸漸呈現出朝向一個整合聚集 (converged) 網路的發展趨勢,我們可看到有線通訊與無線通訊,電話語音通訊與電視廣播、ADSL系統與有線電視系統甚至是手機系統逐漸整合在一起形成一個單一網路;就通訊的內容而言,具備語音、資料、多媒體通訊的行動通訊設備也已是現在消費者的使用趨勢。為了因應這種趨勢,提供一個高品質、高傳輸速率的行動式通訊系統的要求日益殷切,而WiMAX(the Worldwide Interoperability for Microwave Access) 系統即是近幾年來最熱門的解決方案之一。WiMAX是由國際電子暨電機工程師學會IEEE (Institute of Electrical and ElectronicsEngineers) 802.16 Working Group 所提出的一個商業化規格,WiMAX一開始便設計成一個以IP 為基礎的行動通訊系統,因此具有與現在網路應用提供無縫式 (seamless) 相容的能力,此系統所設定的通訊範圍為31英里,通訊速率預定為超過100 Mbps,所能容許的移動速度為120 km/h,因此使用WiMAX 可以迅速建立一個行動式無線寬頻都會網路WMAN (wireless metropolitan area network) 達成Ubiquitous Communications的理想。依據美國市場研究公司Telecom View 的預測WiMAX 在2011 年將達到1.31 億使用者數,超過260億美金的產值,因此WiMAX通訊技術的研究已是進入下一世代通訊4G orbeyond刻不容緩的議題。WiMAX規格在實體層上採用了OFDM或OFDMA調變技術,並且為了提高系統的傳輸容量 (capacity) 與通訊品質,亦引進了多輸入多輸出 MIMO天線技術,因此一種結合MIMO 與OFDM的通訊技術已成為WiMAX 系統主要的通訊傳送技術。在本計畫中,我們將探討在WiMAX 規格所形成的多使用者 (multiuser)MIMO-OFDM 系統下,所遭遇的問題,並研究在基頻訊號處理上的解決演算法,其中包括:multiuser MIMO-OFDM 頻率與時間同步、如何利用空間編碼 (space coding) 增加系統的diversity 增益、如何在維持空間編碼效益的情況下縮減OFDM 系統的峰值對平均功率比 (PAPR,peak-to-average power ratio)、multiuser MIMO-OFDM系統的通道估測問題研究、如何增加系統的spatial multiplexing gain、在multiuser MIMO-OFDM系統下的multiuser detection問題或multiuser interference cancellation問題、以及在multiuserMIMO-OFDM系統下所特有的diversity gain 與spatial multiplexing gain分配問題。我們亦將探討各個演算法上硬體實現複雜度減少的問題,尤其是通常需要極大複雜度的通道估測、multiuser detection、PAPR 縮減演算法,同時在我們的計畫中,我們除了以電腦模擬驗證演算法外,我們亦計畫將我們所發展的演算法,在Lyrtech 公司的小型軟體無線電 (SDR) 開發平台與SignalWAVe DSP+FPGA 驗證版上實現 (本實驗室已有此兩項設備),藉以驗證所發展演算法的實際效應並增加學生實作能力。我們預期在三年內完成下列的工作項目如下:第一年 (九十七年八月至九十八年七月):(1.1) 針對multiuser MIMO-OFDM系統,發展具備spatial diversity的PAPR MSR技術,並且設法降低其計算複雜度,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(1.2) 針對multiuser MIMO-OFDM 系統各個使用者無法有效joint code design 的其況下,探討發展具備spatial diversity與PAPR縮減的coding 策略,並且設法降低其計算複雜度,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(1.3) 將步驟 (1.1) (1.2) 所發展的演算法,在Lyrtech公司的小型軟體無線電 (SDR) 開發平台與SignalWAVe DSP+FPGA驗證版上實現,藉以驗證所發展演算法的實際效應並增加學生對此設備的熟悉度。第二年 (九十八年八月至九十九年七月):(2.1) 針對multiuser MIMO-OFDM系統,探討以特殊的pilot 作為通道估測的可行性,並藉以發展低複雜度、高性能的通道估測演算法,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(2.2) 針對multiuser MIMO-OFDM系統,設計特殊的pilot,藉以發展低複雜度、高性能的MIMO-OFDM 符號同步與頻率同步演算法,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(2.3) 針對multiuser MIMO-OFDM系統,發展以PLL來達成符號同步與頻率同步的低複雜度、高性能之同步演算法,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(2.4) 將步驟 (2.1) (2.2) (2.3) 所發展的演算法,在Lyrtech 公司的小型軟體無線電(SDR) 開發平台與SignalWAVe DSP+FPGA驗證版上實現,藉以驗證所發展演算法的實際效應。第三年 (九十九年八月至一百年七月):(3.1) 根據步驟 (2.1)通道估測的資訊,發展針對multiuser MIMO-OFDM 系統的multiuser detection演算法,藉以達到更佳的spatial multiplexing增益,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(3.2) 利用OFDM 系統多載波的特性,探討collision 分配的效應 (即MIMO-OFDM 系統下,有多少載波用於增加spatial multiplexing 增益,多少載波用於增加spatialdiversity增益)。(3.3) 根據步驟 (3.2)的分析,發展針對multiuser MIMO-OFDM系統的collision分配演算法,並完成相關的multiuser detection演算法,並完成浮點與定點運算系統性能模擬。(3.4) 將步驟 (3.1) (3.3) 所發展的演算法,在Lyrtech公司的小型軟體無線電 (SDR) 開發平台與SignalWAVe DSP+FPGA驗證版上實現,藉以驗證所發展演算法的實際效應。(3.5) 以步驟 (1.3)、(2.4)、(3.4)為基礎,建立一個簡化的nultiuser MIMO-OFDM軟體通訊系統雛形,藉以驗證所發展演算法的整體效應並增加學生的實作能力。
Project IDs
Project ID:PB9709-1913
External Project ID:NSC97-2221-E182-020
External Project ID:NSC97-2221-E182-020
Status | Finished |
---|---|
Effective start/end date | 01/08/08 → 31/07/09 |
Fingerprint
Explore the research topics touched on by this project. These labels are generated based on the underlying awards/grants. Together they form a unique fingerprint.