Investigation and Implementation of Synchronization and Channel Estimation for MIMO-OFDM Transmission Systems

多輸入多輸出 (MIMO，multi-input multi-output) 正交分頻多工 (OFDM，orthogonalfrequency-division multiplexing) 傳輸系統由於同時具有OFDM 系統可以有效對抗多重路徑通道 (multipath channels) 所產生的符號間干擾 (ISI，inter-symbol interference)，與MIMO 系統可以有效對抗無線通訊通道中時間選擇性 (time-selective) 與頻率選擇性(frequency-selective) 特性的優點，近幾年來，已受到相當的重視而被廣泛地應用在許多需要高資料傳輸速率的通訊系統上，以滿足人類在網際網路、手機、多媒體家電設備上，對一個高傳輸速率、高通訊品質之通訊系統的需求。然而如我們所知，OFDM系統相較於傳統單載波系統，對於同步誤差具有高度的敏感性；而另一方面，MIMO天線技術必須仰賴精確的通道估測技術，才可以將多根天線的多樣性增益 (diversity gain) 發揮。因此，在MIMO-OFDM通訊系統中，同步與通道估測技術對於MIMO-OFDM系統的傳輸效能與品質具有相當重要、決定性的影響。在本計畫中，我們擬先深入探討在無線通訊環境中所遭遇的多重路徑頻率選擇性通道、時間選擇性通道的特性，與同步、通道估測演算法在MIMO-OFDM 系統中所可能遭遇的問題。隨後我們擬針對多重路徑衰退頻率選擇性通道與時間選擇性通道，發展低複雜度、高性能的MIMO-OFDM 系統頻率同步與符號同步演算法，我們計畫從兩方面著手，發展以pilot 為基礎的同步演算法或是以鎖相迴路 (PLL) 為基礎的同步演算法。然後，我們擬針對在多重路徑衰退頻率選擇性通道與時間選擇性通道，發展低複雜度、高性能的MIMO-OFDM 系統通道估測演算法，我們亦計畫研究是否可將同步演算法與通道估測演算法結合考慮的可能性。最後，我們計畫以整個系統的觀點，將所發展的演算法結合併完成浮點與定點運算的綜合模擬評估，試圖完成一簡化的MIMO-OFDM 接收機軟體雛形系統。我們預期在二年內完成下列的工作項目：第一年 (九十五年八月至九十六年七月)：(1.1) 針對多重路徑頻率選擇性通道，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之性能模擬。(1.2) 針對多重路徑時間選擇性通道，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之性能模擬。(1.3) 針對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之性能模擬。(1.4) 針對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之性能模擬。第二年 (九十六年八月至九十七年七月)(2.1) 針對多重路徑頻率選擇性通道，發展低複雜度、高性能的MIMO-OFDM 通道估測演算法，並完成浮點與定點運算系統之性能模擬。(2.2) 針對多重路徑時變通道，發展低複雜度、高性能的MIMO-OFDM 通道估測演算法，並完成浮點與定點運算系統之性能模擬。(2.3) 整合所發展的同步、通道估測演算法，完成一簡化的MIMO-OFDM 軟體傳輸系統雛型，並評估其性能。

Project ID:PB9508-3993
External Project ID:NSC95-2221-E182-016