有了之前的功能方塊之後，我們對整個系統以 MATLAB 做定點數的模 擬。採用定點數的部分主要是針對前面的前導符元做訊號處理，如封包偵測，自 動增益控制，頻率偏移補償，通道估測等，而其他的環境與參數，請參考 3.5 節。
為了預留在系統末端檢測(Detection)的部分在定點數方面效能下降的空 間，我們希望 BER 在10−2時，浮點數與定點數的差別超過 1dB，在進行一些定 點數的調整之後，我們跑出來如圖 4-31，這圖代表了浮點數與定點數上，SNR 與 BER 的關係，其中的 Preadd 代表圖 4-28 的架構，而 Postadd 代表圖 4-27 的
架構。可以看出在用 Postadd 的定點數頻率偏移架構之下，與浮點數相差無幾。
接著再以面積上較為節省的 Preadd 架構，在 BER 為10−2時，浮點數與定點數大 約只相差不到 0.5dB。而 Preadd 的效能比較差的原因，是因為每個通道的脈衝響 應差異大的情形下，在接收端先做加起來的動作時，會破壞掉用來做頻率偏移估 的前導訊號(如 L-STF)的重覆性，效能也就跟著變差。在這個模擬圖上，為了避 免因為封包偵測錯誤或是碼框偵測的錯誤而造成效能方面的嚴重下降，我們在此 跳過這些封包在錯誤率上的計算。
圖 4-31 MIMO-OFDM (floating point vs. fix point)
接著我們針對自動增益控制，來模擬其效能，我們使用了 L-STF 與 HT-STF 來做兩次的自動增益控制。由於之前定點數的模擬上，訊號與通道的振幅大小 (magnitude)變化不大，很難看出自動增益控制的效能。所以在模擬上，必需稍微 改變一下通道的振幅大小。我們假設了兩種情況，一種是通道放大五倍的情形，
而另一種則是通道縮小五倍的情形。我們可以看出這兩條線在圖 4-32 上的效 能，在通道放大五倍時，大部分的訊號在經過 A/D 時，都會被量化成最大值(即
溢出，Overflow)，使得效能大大的降低，而當通道減小五倍時，則對每個取樣 值而言，很容易被量化掉很多資訊，也就是其解析度(resolution)不足的情況下，
效能也跟著下降。接著，我們藉由自動增益控制來補償訊號的過大或是過小。我 們先在正常的通道振幅下做統計，發現在 L-STF 區塊所收到的功率約為 0.0156。
接著，當通道振幅有所改變時，我們把 RF 收下來的訊號提高
0.0156 /
power_
est 倍，再進行量化，其中power est_
是我們由 L-STF 所估計出來的能量，另外在 HT-STF 的前導訊號上，以此類推，所得到的效能如圖 4-32 所示，可以發現 5 倍與 1/5 倍的通道係數，在經過 AGC 的補償之後，都與正常的通道係數幾乎貼 在一起，顯示自動增益補償發揮了效用。圖 4-32 MIMO-OFDM (AGC performance)
4.9 802.11n 接收機實現
我們所設計的 RTL 架構圖如圖 4-35 所示，請注意這裡的接收機並不包括 之後檢測(Detection)的部分。我們先由 Packet Detection 方塊來偵測是否已收到封
包，再將此資訊傳給 Control 方塊，依序控制之後各個方塊的啟動時間與運作的 時序。而接下來依序是 Coarse FO 方塊做初步頻率補償，Frame Detection 方塊做 時序的對齊，和 Fine FO 方塊做精準的頻率偏移補償。之後兩個資料流各別通過 一個 FFT 方塊做快速傅利葉轉換，再將輸出訊號通過 Channel Estimation 方塊做 通道的估計，將通道估計參數與資料傳給下一級，這就完成了我們 802.11n 整個 接收機的實現。
表格 4-1 為硬體上粗略複雜度的計算，可看出 FFT 與 Frequency Offset 所占 的面積較大。FFT 面積較大的原因，是因為我們要放置兩個 FFT 方塊在硬體中。
而 Frequency Offset 則是因為其暫存器與乘法器太多的關係。其中可以看出圖 4-33 與圖 4-34 為接收機的 Mapping Report 與 Timing Report，總共用去了約 40 萬閘數。而最大工作頻率為 40.323MHz，也符合我們在 11n 下 20MHz 頻寬的要 求。
乘法器 加法器 暫存器 Gate Count(萬)
Packet Detection 4 4 50 5
AGC 1 1 1 3
Frequency Offset 4 18 96 8
Frame Detection 8 8 8 5
FFT 1 12 68 16
Channel Estimation 0 0 128 6
表格 4-1 硬體粗略複雜度計算
圖 4-33 接收機 mapping report
圖 4-34 接收機 timing report
圖 4-35 接收機 RTL 架構圖