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隨著無線多媒體的蓬勃發展,無線數據的傳輸率量與日俱增,然而無線通訊 系統的頻寬卻是有限的,為了有效的使用無線頻寬,新一代無線通訊系統標準大 多採用正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的調變 技術來取代原有的單載波系統,此系統的優點是提升頻寬的使用效率以及抵抗多 路徑通道中多重路徑干擾的通道。OFDM 調變技術在有限的頻寬下,將資料同 時載在多個子載波(subcarrier)上,每個子載波彼此互相正交,因此可以將資料透 過多個子載波平行傳送,以達到大量的資訊傳輸;而原有的單載波系統會因為無 線通訊中多路徑效應影響,使得經過有延遲的通道,在接收端造成符元間干擾 (inter-symbol interference, ISI)之現象,在 OFDM 調變技術中因為將通道分為多個 子載波,因此可以將一頻率選擇性衰落通道轉換成多個平坦通道的集合,可以有 效對抗 ISI 現象,在接收端也僅需針對每個子載波做簡單的等化,因此也降低接 收端通道等化器之複雜度。

雖然 OFDM 可實現大量資料傳輸,但是因為 OFDM 調變技術是由多個正交 的子載波訊號所疊加而成,使得 OFDM 發射訊號之峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)較單載波訊號大很多,高 PAPR 值會降低功率放大器的效能,

使得訊號失真;若要避免訊號失真則需要高線性度的功率放大器,高線性度的功 率放大器會使得損耗功率變大,相較於單載波系統,OFDM 的功耗高出許多,

而 OFDM 的功耗問題一直是個有待解決的難題。

現有文獻有很多方法可以降低 OFDM 系統中高 PAPR 的問題,最廣泛的做法 是藉由削減法(clipping)來限制 PAPR 值 [1-2],此方法會造成非線性的失真現象,

因此效果大多不明顯,但是在解決高 PAPR 值的方法中有一類的作法具有很大的 潛力,那就是使用非線性元件的線性放大(linear amplification with nonlinear component; LINC) [3],在 LINC 的系統中做法是使用高效率的非線性功率放大

器進行訊號的線性放大,主要的原理是將原輸入訊號拆解成兩個(或兩個以上)固 定波包(constant envelope)的訊號,因為拆解過後的訊號是固定振幅所以分別經非 線性放大器來放大,放大的訊號再經過功率合成器(power combiner)合成,由天 線發送出去。LINC 架構理論上可以很有效果,但在實現上卻有其瓶頸,主要的 問題是出在功率合成器,目前所使用的功率合成器主要有混合合成器[5]、Chireix 合成器[6]、Wilkinson 合成器[7]等架構,但是這些合成器都無法完美的合成放大 後的訊號,造成 LINC 系統對功耗的降低效果不如預期。因此 LINC 系統面臨的 最大挑戰便是在功率合成器的實現。

為了解決上述問題,[8]首度提出無功率合成器的架構,亦即讓兩個非線性功 率放大器的輸出訊號在空中結合,在接收端所接收到的訊號即為結合後的 LINC 訊號,然而[8]的作法有一個假設,即拆解後的兩個訊號是由非常靠近的兩根天 線所傳送,因此可以將兩個通道響應視為相同。但在實際的系統中,天線間的距 離有其極限,不同的天線其響應也會不同,因此等效的通道無法完全相同。而 LINC-OFDM 對通道響應的不同非常的敏感,些微的不同就會對效能造成很大的 影響。為了克服通道的差異,[9]提出利用空時編碼的作法將拆解後的兩個訊號 分做兩個時間在兩根天線傳送,如此一來即可解決[8]中通道必須相同的限制,

但其代價是傳輸率減半。[10]提出針對無合成器 LINC-OFDM 系統,利用最大相 似(Maximum Likelihood, ML)的偵測方法,可以在不降低傳送速率的情況下維持 系統的效能,但[10]所提的 ML 偵測法所需的運算複雜度非常的高,必須要執行 多次的 FFT/IFFT 轉換。本論文旨在研究無合成器之 LINC-OFDM 系統,期能克 服[9]的缺點。我們提出編碼的 LINC-OFDM 系統架構以及相關的偵測演算法,

我們所提出的系統不但可以降低錯誤率,而且可以有效的降低[10]中 ML 偵測法 的運算複雜度。

本論文的章節編排如下,第二章介紹 LINC 系統,第三章介紹偵測訊號的方 法,第四章介紹所提出的編碼無合成器 LINC-OFDM 系統所使用的編碼、解碼以 及加入編碼後的架構,第五章為模擬結果,第六章為結論。

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