标题: | 下一世代无线行动接取技术---子计画四:同步、通道估计与内接收机设计(I) Next Generation Wireless Radio Access Technologies---Synchronization、Channel Estimation and Inner Receiver Design(I) |
作者: | 苏育德 SU YU TED 交通大学电信工程系 |
关键字: | 无线通讯;多天线系统;多载波通讯;同步;等化;通道估计;最大相似序列估计;正交分频调变 |
公开日期: | 2005 |
摘要: | 德籍学者麦尔(H. Meyr)将通讯接收机分为内部接收机与外部接收机两大部。内部接收机负责将接数的信号处理成一同步且失真最少的数位序列以便外部接收机能正确的侦测出传送的信号序列。在一典型的通讯环境中,内部接收机主要得完成同步与通道估测并利用上两项结果透过适当的信号处理,将调整后的数位序列送到外部接收机做进一步处理。这边所谓的同步,至少包含了载波(频率及相位)、符元(时序)与框(frame)的同步。较复杂的通讯系统如CDMA系统另外还包括了乱码或跳频码的同步及复径(multipath)环境中的路径侦测、选择与追踪。通道估测则涵盖了增益控制(gain control),信杂比与信号干扰比之估计、通道的时域脉冲响应或频域响应之估测、追踪与等化。一般而言,一个无线接收机之内部接收机的复杂度,耗电量大约占整个接收机的60%至75%之间。为了简化内部接收机的运算,通常传送信号会有个码框(frame)的架构,每个码框的前段放置一些导引符元(pilot symbols)以及跟信号型态相关的资讯如编码率、调变方式、以及码框长度等,这一段通称为头端(header)。后段才放置要传送的数据。以IEEE 802.11a的码框结构为例,我们可以看到导引符元所组成的前奏(preamble)可用来完成码框侦测、增益控制、频移粗调与微调、符元同步与通道估测等内部接收机动作。由于这些导引符元已知,我们便无须费力去同时估测,大大简化前述的这些运算。 本子计划的目的便在于配合其他子计划所提出之信号型态(调变、编码、展频、等技术)、载波数目、适应性法则与接取(access)方法来从事多天线无线宽频系统的内部接收机之设计。当然,我们瞭解,同步与通道估测等动作事实上是互相关联的。而内外接收机的划分也不是那截然分明。以增益控制为例,在信号解调前、后的估计方法、准确度要求不同,在中频或基频的方法与目的也不太一样。其功能、作用也随着接收架构而有所变异。又如递回式的合并通道估计与解码(iterated joint channel estimation and decoding)及涡轮式侦测(turbo detection)都已超越了这种内、外之分。以下兹分别简述计划两年的研究重点。 .. 多通道多载波(MIMO-OFDM)系统之载波回复与码框同步粗调 延续三年期计划第一年的研发成果,在计画的第二年我们将着手进行多通道多载波系统的后续频率追踪与码框追踪技术研发。多通道多载波系统的载波回复,尤其是频率估计的正确性对系统性能优劣扮演相当重要的角色。同样地,码框同步的好坏也会严重地影响接收机性能。以往最常使用的方式是利用保护区间(guard interval)循环前置(cyclic prefix)的性质来完成频移及码框的同步,完全忽略这个区间可能的复径或多用户多天线干扰。其他较复杂的方法也往往忽视通道衰退(fading)的效应。除了将这些实际的因素列入考量之外,我们将针对多通道多载波系统提出低复杂度的盲蔽式(blind)及半盲蔽式(有用到少部分的pilot symbols)合并频率与符元(即码框)同步的演算法则。.. 信杂比估计及增益控制 此外,在这一年的计画中,我们也将考虑增信杂比估计及益控制技术。增益控制随着信号设计及系统架构有许多的不同功能与处理方式。而在多通道多用户系统的接收方面,输入信号强度的动态范围大,增益控制尤显得重要。我们主要的考量有五:(一)控制进入A/D转换器的信号动态范围,(二)控制各同步回路的频宽并同时作为相关的锁相侦测电路,(三)控制各用户各频道之输出功率与位元数,(四)决定符元判断器(slicer)的门槛值、(五)信杂比变化预测与调变、编码方式之调整。这几项皆需要配合其他子计画来处理。 .. 多通道多载波通道估计 关于通道估计部分,较常使用的方式是先利用导引符元(pilot symbol)或导引频道(pilot channel)来估计这些导引位置的通道响应,再应用适当的内差来预测其他位置的响应。我们会从另一个角度来解决这个问题。我们会先忽略导引符元或导引频道的存在,视为一个盲蔽的共同通道与符元估计(joint channel estimation and symbol detection)问题,运用组合最佳化的原理,推导出合理的估计演算法,再将导引符元或导引频道考虑进去以简化估计法。近年来发展的分解图(factor graph)及其正规化的享尼式分解图(Forney style factor graph)提供了一个较一般化且容易使用的设计界面,因而成为最近在统合设计上相当受到重视的图型模式,也是我们将会采行的方法之一。这一部份,我们必须考虑子计画一的展频码及通道传译码设计。其次我们会配合子计画三的编、解码方式来设计共同通道估计与解码方法。 |
官方说明文件#: | NSC94-2213-E009-056 |
URI: | http://hdl.handle.net/11536/90223 https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=1136715&docId=217232 |
显示于类别: | Research Plans |
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