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第二章 頻譜正交預編碼式正交分頻多工系統的等化器及預編碼器

第二節 雙路徑衰減通道模型

首先,我們介紹多路徑衰減通道的由來。在無線通訊系統中,經由天線傳輸 出去的電波在傳輸的過程中,很容易受到周遭環境的干擾,因此載在電波中的訊 號會嚴重扭曲或變形。常見的例子如圖(2. 2),環境中如果有牆壁、傢俱或其他障 礙物就容易反射和折射電波訊號,造成接收端會同時收到傳送訊號的直接路徑與 傳送訊號的反射路徑所組成的合併訊號,而通常這個合併訊號因為破壞性加成的 關係,通常強度都會比原本傳送訊號之直接路徑的訊號小,這意味著會造成接收 端訊號的衰減,這就是所謂的多重路徑干擾。另外,在傳輸的過程中,傳送端與 接收端有相對的運動,就會造成訊號載波的偏移 ( Offset ) ,換言之就是訊號 頻譜會因此擴散( Spread ),再加上通道的效應會隨時間變化,造成所謂的都卜 勒效應( Doppler Effect )。此外,傳送端與接收端相對運動所造成通道的效應 會隨時間有增強衰弱的情形,此情形稱為通道的衰減( Fading )。而上述的這些 干擾與效應,都會對系統效能產生不好的影響,因此,瞭解通道的特性對設計一 個通訊系統是非常重要的一環。而無線通道的特性可由同調頻寬( Coherent Bandwidth, Bc )、延遲擴展方均根( Root-mean-squared Delay Spread, )、

同調時間( Coherent Time, Tc )、與都卜勒擴展( Doppler Spread, Bd )等參

數來描述。而所謂的同調頻寬B ,一般定義為兩個頻域上不同頻率的訊號,彼此c 能夠維持相關係數( Correlation Coefficient )大於 0 .9 的最大頻率差。而延遲 擴展方均根通常定義為同調頻寬B 的倒數。至於同調時間,一般定義為兩個時c 域上不同時間的訊號,彼此能夠維持相關係數( Correlation Coefficient )大於 0.9 的最大時間差。而都卜勒擴展B 與同調時間d T 成反比。根據這幾項參數與傳送訊c

號的頻寬B 及符元時間( Symbol Time, s Ts )的關係,我們可以將時變多重路徑 衰減通道分成四種型態:

圖(2. 2) 多重路徑示意圖

1. 頻率非選擇性衰減通道(又稱平坦衰減, Frequency-flat Channel):所有在被 傳送的訊號裡的頻率成分都遭受相同的振幅衰減與相位偏移,稱為平坦衰減,其 條件為BsBc

2. 頻率選擇性衰減通道( Frequency-selective Channel ):在傳送的訊號的訊號頻 寬B 中,每個頻率成分都遭受不同的振幅衰減與相位偏移,則稱為頻率選擇性衰s

減通道,其條件為BsBc

3. 快速衰減通道:通道 的變化相 當快速, 甚至在一個 符元的區 間( Symbol Duration )內變化,稱為快速衰減通道,其條件為TsTc

4. 慢速衰減通道:通道的變化相當緩慢,甚至超出一個符元的區間才變化,稱為

的一種,所以也保有這種特性。其中通道增益H 可進一步表示為 n

直接傳送到接收端,而是必須藉由反射與折射的方法才能到達,這樣的通道會造 成系統效能大幅度降低,而這種通道我們稱為雷利衰減通道 ( Rayleigh Fading Channel )。另外,當等於無限大時,通道就等同於沒有衰減的可加性高斯白雜 訊通道,因為此時不會有散射路徑存在,所有的傳輸功率都集中在直線路徑中。

在此論文的模擬當中,我們將針對 0和 10的情況下去作模擬。其中,

我們可以發現當 0時,雙路徑衰減通道的衰減比 10時來的嚴重。

第三章 最小均方誤差下頻譜預編碼式正交分頻

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