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長訓練序列不僅在通道和頻率偏移的細部估算上提供了較準確的結果,同時 由於守護區間TGI2長達1.6

µ

sec,可以抵抗更長的通道延遲擴展。

2.6 MIMO OFDM 系統簡介

MIMO 是一種革命性的天線技術,它能在不增加頻寬的情況下大幅提高通 訊系統的容量與頻譜利用率。

一般來說,無線信號採用的調變結構(Modulation scheme)愈複雜,頻譜使 用率就會愈高;但這種作法也容易造成電路設計困難、太昂貴或收發設備過於龐 大等問題。此外,由於室內的電磁環境較為複雜,多重路徑效應、頻率選擇性衰 減(frequency selective fading)和其他干擾源的存在使得室內的高速無線高速傳輸 比有線網路來得困難許多。

式,將原本視為有害的多重路徑效應轉變成為有利因素,而且。傳統的通訊系統 是單輸入單輸出SISO(Single-Input Single-Output)系統,基於發射分集和接收 分集的多輸入單輸出MISO(Multiple-Input Single-Output)方式、單輸入多輸出 SIMO(Single-Input Multiple-Output)方式也是 MIMO 的一部分。

MIMO 系統在發射端和接收端均採用多天線(或陣列天線)和多通道,傳輸 資訊流經過時空編碼調製技術(Space-Time Coded Modulation)形成N 個資訊子t 流,這N 個子流由t N 個天線發射出去,經空間通道後由t N 個接收天線接收,可r 參見圖 2–10、圖 2–11。

多天線接收機利用先進的時空編碼(Space Time Code)處理,能夠分開這些資 料子流並進行解碼,從而實現最佳的處理。這N 個子流同時發送到通道,各發t 射信號使用同一頻帶,因而並未增加頻寬。若各發射、接收天線間的通道回應獨 立,則MIMO 系統可以創造多個並行的空間通道。MIMO 將多重路徑無線通道 與發射、接收視為一個整體進行優化,因而可實現高通訊容量和頻譜利用率。

在圖 2–10、圖 2–1 中,一連串的 0、1 數位資料經過了串並轉換器分成N 筆c 資料,再分送到N 個傳送天線上作為t N 個次載波的輸入(其中c

1 =[X1(0), ,X N1( c−1)]T

X L ,表示為第一根傳送天線所在各個次載波的資料,每

筆資料包含了數個位元,根據所使用的調變方法,這數個位元被對應到訊號空間 上的一點,這N 點經過反離散傅立葉轉換(IDFT)輸出經過並串轉換器,每個符c 元並加上其循環前序(Cyclic Prefix)作為保護區間(Guard Interval),完成了這些動 作之後,符元x ~1 x 再由Nt N 個天線將各自送出。 t

圖 2–10 MIMO-OFDM 系統之傳送端

其中∗代表旋積(convolution)。也就是說,第 i 根天線收到的訊號為各天線 所傳送的符元與其到 i 的通道做旋積的和。如同 SISO OFDM 系統一樣,為了能 夠讓接收天線能在接收到符元後,得到通道的資訊,傳送端會在每個封包前 (Packet),加上一之前置循環信號,前置循環信號的格式,我們將在下節討論,

除了前置循環信號之外,在傳送的數個符元間也會加入響導符元(pilot symbol)讓 接收天線能調整相位變化。

而在每個接收端收到符元並調整完符元之相位之後,便做移除保護區間的動 作,而後將符元執行反離散傅立葉轉換,最後這N 個符元可透過不同的演算法r 將傳送的符元X1~X 解回來(圖 2–12),例如 STBC、D-BLAST、V-BLAST 等,Nt 而其中最實用的演算法為 V-BLAST(Vertical Bell Laboratories layered

space-time)[7],將於下節介紹。

圖 2–12 MIMO-OFDM 系統之接收端

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