《ofdm_project》.doc

目錄 第一章 簡介 3 第二章 802.11a規格介紹 10 簡介 10 前序區塊 12 信號區塊 14 資料區塊 16 第三章 Rayleigh fading channel 18 利用程式模擬 18 基本數學模型 18 Ideal channel 20 Rayleigh fading channel 22 第四章 塊狀時空碼 26 簡介 26 STBC 2ISO System 27 OFDM with STBC 2ISO System 29 圖表目錄 圖 一 OFDM調變示意圖 4 圖 二 OFDM解調示意圖 5 圖 三 完整的OFDM調變、解調示意圖 6 圖 四 802.11a中各子載波經過IFFT的對應方式 11 圖 五 802.11a中子載波的分佈圖 12 圖 六 802.11a的frame架構 13 圖 七 Signal field的bit 分配圖 14 圖 八 Service field的bit 分配圖 17 圖 九 OFDM傳送模型 19 圖 十OFDM的接收與估測模型 20 圖 十一 QPSK 在AWGN下的理論值 22 圖 十二 AWGN底下編碼是QPSK，利用OFDM的模擬結果 22 圖 十三 Rayleigh fading channel下的BER理論值 24 圖 十四 在不同delay spread下的BER 25 圖 十五 基於塊狀時空碼之傳送分集系統 27 圖 十六 接收端解調方塊圖 28 圖 十七 傳送端 30 圖 十八 接收端 30 圖 十九 2ISO與SISO的BER比較 31 表格 一 各種Rate所對應到的編碼方式 15 表格 二 傳送天線、在t、t+T時間所傳送的符元 27 第一章 簡介 隨著多媒體通訊越來越普遍，通訊所需的data rate也越來越大，以往舊的調變方式已經漸漸無法符合現在的通訊需求，因此必須採用新一代的調變方式，正交分頻多工(Orthogonal frequency division multiplexing,即OFDM)這個調變方法便成為新一代規格最常使用的調變方式。OFDM早在1960就被提出，但因為運算過於複雜因此一直沒有成為主流調變方式，直到快速傅立葉轉換Fast Fourier Transform(FFT)演算法被提出後，傅立葉轉換的硬體製作成本大幅下降，OFDM的商業化價值才顯現出來。目前OFDM在無線網路WLAN 802.11a上被商業化，新一代城市無線網路WiMAX 802.16e也將使用OFDM作為調變方式，而在有線網路下OFDM被稱作Discrete Multi-tone，目前的Asymmetric Digital Subscribers Loop(ADSL)便是在電話線上利用OFDM調變達到以往無法達到的data rate。 OFDM是將訊息調變到很多排列緊密的小載波上，因而達到節省頻寬的效果，這些載波雖然排列緊密，但載波和載波間都是正交，因此不會互相干擾。首先把要傳送的訊號經過Serial to Parallel，然後將這些parallel的資料調變到不同的複數載波()傳送出去，因此我們可以把這個調變方式看成將訊號作反傅立葉轉換： 所以我們可以利用反傅立葉轉換來製造OFDM訊號，利用它把資訊調變到各個不同複數載波上，搭配快速傅立葉轉換演算法使得此種調變方式變得相當容易。調變示意圖如下圖(一)所示： 圖 一而解調OFDM訊號則和調變的步驟相反，將收到的不同載波帶的資訊個別解調後，再把這些平行資料轉回串列資料即可，因此在解調的部份我們使用FFT 圖 二 我們可以看到此時每個載波所帶的資訊都只乘上一個在振幅或相位上有一個變化，但是和 (k≠n)之間不會互相干擾，所以我們可以發現藉由加上CP，假設CP長度大於delay spread時，我們成功地去除了IBI以及ICI的影響， 所以一個完整的OFDM調變與解調的方塊圖如下圖(三)所示： 圖 三rate更高的調變方式)，我們可以讓channel capacity最大，因此藉由OFDM把channel分成多個sub-channel的特性，我們可以實作這個方法來提高data rate。然而OFDM也有缺點，就是它有較高的Peak Average Power Ratio(PAPR)，所以必須要維持很好的linearity，造成transmitter比較複雜以及power efficiency較差，另外就是在高速移動下很難維持載波與載波間的正交性，因此還是會有ICI的影響。 OFDM訊號會受到許多惡化因子的影響，導致訊號的載波和載波間失去正交性因而產生ICI。例如同步作的不好的時候，取symbol的時間如果往後移，或往前取到前一個symbol的delay spread，就會產生ICI以及IBI。假設現在取symb