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1、中華大學94學年度前瞻研究計畫MIMO-OFDM無線系統的整合研究與應用 Study on Technologies and Applications of MIMO-OFDM Wireless Systems計畫編號：CHU-94-ADV-001 電機系教授：李柏坤、黃啟光、鍾英漢、顏名慶 通訊系教授：王志湖、陳棟洲、田慶誠1 1報告內容u整合計畫簡介說明 計畫研究動機與目的 計畫組織與內容規劃 整合計畫的研究方法與結構 u總計畫與各子計畫成果u本年度儀器採購及使用情況 u下年度預算規劃 2 2計畫研究動機u無線網路需求的趨勢: 有限的無線網路資源，大量增加的無線網路流量需求，與用戶移動 性
2、的需求。u滿足用戶端的需求: 提高無線網路用戶連線的信號品質，降低斷線機率(Blocking rate)，滿足不同服務類型的QoS要求。uMIMO-OFDM架構的優越性: 多輸入多輸出(MIMO) OFDM的架構，在具有時變與頻率選擇衰竭的 頻道下能增強系統的容量。u產業應用: 無線區域網路的應用到無線都會網路(IEEE 802.16a, IEEE 802.16d,IEEE 802.16e)的應用 Intel 推動Wimax u整合研究目標: 各領域的整合研究，以達到無線網路應用的整合目標。 3 3計畫研究動機與目的u發揮系統資源應用： 無線網路系統的頻寬及傳送功率的資源最佳化u有限的資源，最
3、佳的效用： 保證不同類型連線的傳輸信號品質與服務品質 功率控制、速率控制、與網路資源管理的整合研究 系統資源的最佳效用與無線網路用戶的最佳滿意度 u提升網路的性能： 降低封包的流失率 提高網路系統的Throughput 用戶對於系統的頻寬及傳送功率資源分享的公平性 保證不同服務類型的QoS要求4 4本計畫所提的解決方案：u滿足連線的不同QoS要求 建立流量管理或流量排程機制 提升網路系統的多工使用效率，提高通道使用率u動態頻寬調整 建立適應動態頻寬資源管理機制u做頻寬最佳化分配u提高無線通道的使用效率 建立MIMO-OFDM系統的適應調變，依照所估測的通道狀態訊息u網路功率資源應用的最佳化 研
4、究無線網路的用戶端功率控制及網路的功率資源分配 保證無線用戶傳輸信號的信號雜訊干擾比的品質 降低斷線機率u多重天線與RF電路研究及設計製作 面積縮小、週邊外接元件減少的功能 降低MIMO-OFDM系統的製作成本5 5計畫組織與內容規劃6 6子計畫名稱及主持人u子計畫一 計畫名稱: MIMO-OFDM系統的頻率同步、適應資源分配及符合服 務的流量排程策略的探討 主持人：通訊系 鍾英漢教授u子計畫二 計畫名稱: MIMO-OFDM系統的通道估測與功率控制研究 主持人：電機系李柏坤教授u子計畫三 計畫名稱: MIMO-OFDM系統的適應性調變與錯誤技術更正碼之研 究 主持人：通訊系陳棟洲教授u子計畫
5、四 計畫名稱: MIMO-OFDM系統的多重型天線及射頻電路研究 主持人：通訊系田慶誠教授7 7子計畫一介紹-第一年目標u設計MIMO-OFDM的系統實體(PHY)層u設計MIMO-OFDM的介質擷取控制(MAC) 層u研究與PHY層有關的頻率同步技術 應用到OFDMA MIMO系統的前導符元與固定 及移動的引導載波上 分別預估粗略及殘餘載波頻率偏移子計畫一子計畫一:MIMO-OFDM:MIMO-OFDM系統的頻率同步、適應資源分配及符合服務的流量排程策略的探討系統的頻率同步、適應資源分配及符合服務的流量排程策略的探討8 8子計畫二介紹-第一年目標uMIMO-OFDM系統中的通道判別u發展等化
6、器 考慮一個廣泛使用的傑克模型來描述實際通道 建立一個軔性應用等化器 考慮通道判別的誤差差異數，改善信號檢測的 性能 提出一個平行架構以實現所建議的等化器，減 少通道與通道之間干擾中的時變衰減的影響子計畫二子計畫二: MIMO-OFDM: MIMO-OFDM系統的通道估測與功率控制研究系統的通道估測與功率控制研究9 9子計畫三介紹-第一年目標u針對系統架構以及通道環境，研究適應性通訊 系統等關鍵性技術 適應性調變技術 適應性交錯技術 適應性錯誤更正碼技術u傳輸模式之切換準則u針對MIMO-OFDM系統之相關技術進行研究 MIMO通道特性 Space-Time Codes Space-Frequ
7、ency Codes FFT/IFFT OFDM系統之PAR子計畫三子計畫三: MIMO-OFDM: MIMO-OFDM系統的適應性調變與錯誤更正碼技術之研究系統的適應性調變與錯誤更正碼技術之研究1010子計畫四介紹-第一年目標u接收機的電路架構u系統規格u分項電路的設計製作 分項電路設計包括:u寬頻全向性天線u寬頻通道及抗偽頻濾波器u寬頻可變增益低雜訊放大器uIQ調變器與解調器等電路的設計 子計畫四子計畫四: MIMO-OFDM: MIMO-OFDM系統的多重型天線及射頻電路研究系統的多重型天線及射頻電路研究 1111計畫間之相關性與 整合說明MACMAC層的流量排程與資源分配層的流量排程與
8、資源分配 實體層的基頻信號處理實體層的基頻信號處理實體層的混合信號及射頻電路設計實體層的混合信號及射頻電路設計1212具體成果:總計畫 u總計畫之研究成果 已發表期刊論文：共計17篇uSCI論文共計3篇。uEI論文共計3篇。 修正中期刊論文與已投稿期刊論文：共計18篇u其中SCI論文共計9篇。 已發國際研討會論文：共計19篇。 已發表國內研討會論文：共計2篇。1313具體成果:子計畫一 u目前已完成的工作項目 Paper Surveyu載波頻率偏移對MIMO-OFDM系統效能之影響的相關論文。uMIMO-OFDM系統中的頻率同步技術。uTDC-ML應用在MIMO-OFDM系統時所需的模式修正。
9、uOFDMA multiuser 環境的population分佈模式。uOFDMA multiuser 環境的頻道傳遞特性及干擾模式。uOFDMA multiuser的環境頻率偏移預估策略在downlink及 uplink的差異性。 推導出兩分支估計誤差間的相關係數及聯合機率密度 函數 MATLAB程式模擬驗證其正確性。1414具體成果:子計畫二 u完成的工作項目 考慮OFDM 系統雜訊與時變通道，建立接受訊 號、發送訊號、與時變通道之間的關係。 在頻率域建立通道追蹤的法則，建立及設計 ，具有韌性的狀態空間通道估測器。 1515具體成果:子計畫三 u完成之具體研究項目如下： 適應性BICOFD
10、M系統之QAM軟式解對映法則 適應性BICOFDM系統之QAM軟式解對映量化位 階劃分與量化位元數評估 適用於適應性BICOFDM系統之Viterbi解碼器 硬體製作與測試 快速傅立葉轉換器之硬體電路設計 適應性BICOFDM系統之Simulink模擬環境 1616具體成果:子計畫四 u完成之具體研究項目: CMOS LNA and Mixer circuit design，並已至 CIC下線製作成RF CMOS晶片。 Baseband analog/digital circuits各子電路的 CMOS circuit design and simulations (AGC amplifier, OTA Channel filter, DAC, ADC) Phase-locked loop各子電路的CMOS circuit design and simulations (Voltage control oscillator, Frequency synthesizer, Loop filter) CMOS VCO circuit design，並已至CIC下線製作 成RF CMOS晶片。 1717結論u下一年度預期研究成果 每個子計畫SCI期刊論文1到2篇 每個子計畫研討會論文1到2篇 2到3個專利 推動無線通訊研究中心u教學 無線通訊學程u產學合作1818
