鐘嘉德臺灣大學：電信工程學研究所鍾乃騏Chung, Nai-ChiNai-ChiChung2007-11-272018-07-052007-11-272018-07-052007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/58594在本篇論文中，我們將討論正交多工調變家族（Orthogonally Multiplexed Modulation，簡稱OMM）於多路徑衰減通道下的效能趨勢。此一家族包含了四種不同的正交多工調變：正交多工正交振幅調變（Orthogonally Multiplexed Orthogonal Amplitude Modulation，簡稱OMOAM）、正交多工正交相位調變（Orthogonally Multiplexed Orthogonal Phase Modulation，簡稱OMOPM）、正交多工開關鍵振幅調變（Orthogonally Multiplexed On-Off-Keyed Amplitude Modulation，簡稱OMO2AM）以及正交多工開關鍵相位調變（Orthogonally Multiplexed On-Off-Keyed Phase Modulation，簡稱OMO2PM）。根據此一家族成員之定義，在指定適當的調變參數與正交基底函數集合，即可囊括各樣嶄新的多載波調變形式，正交分頻多工調變（OFDM）技術也是其中的一個特例。 本論文提出兩種映射方式，以利用正交分頻多工調變系統實現正交多工調變家族，藉由快速傅立業轉換（FFT）完成系統設計。有鑑於多載波調變已廣泛的應用於各種通道環境，本文即分析此系統設計於多路徑衰減通道下之位元錯誤機率，並利用模擬結果印證位元錯誤率之上限與近似值。最後，並探討不同參數的調變家族成員於多路徑衰減通道下其功率效益與頻譜效益之關係，以確立特定參數的調變家族於多路徑衰減通道兼顧功率及頻譜效益之優異效能表現。The orthogonally multiplexed modulation (OMM) families are studied for the multipath fading channels. The OMM families include four different modulation schemes—OMOAM, OMOPM, OMO2AM, and OMO2PM, which provide a multitude of new multidimensional modulations by setting appropriate parameters and basis sets. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is one of the specific examples. In this thesis, by different basis assignments, the OMM signals are mapped to the OFDM signals to suit for fast Fourier transform implementation. Because of various applications of the multidimensional modulations in practical wireless communications, we analysis the error performance of OMM signals in multipath fading channels. Based on the maximum-likelihood decision rule, the upper bounds and approximated upper bounds of the bit error probability are analyzed and verified by the simulation. Finally, the error performance and the spectral efficiency of the OMM families with two types of basis assignments are discussed in terms of different multipath fading channels, and some specific modulation formats are shown to provide good choices of power and spectral efficiencies.目 錄 口試委員會審定書…………………………………………………………i 誌謝………………………………………………………………………...ii 中文摘要………………………………………………………………….i ii 英文摘要…………………………………………………………………..iv 第一章 緒論…………………………………………………………….1 第一節 正交多工調變家族簡介…………………………………….1 第二節 多路徑衰減通道簡介……………………………………….3 第三節 研究動機與目的…………………………………………….5 第二章 正交多工調變家族於多路徑衰減通道之系統設計………….6 第一節 正交多工調變家族之訊號模型…………………………….6 第二節 正交多工調變家族訊號對正交分頻多工訊號之映射方式 ……………………………………………………………..15 第三節 加入循環字首的正交多工調變家族於多路徑衰減通道下接收機之設計……………………………………………...19 第三章 錯誤率與頻譜分析…………………………………………...22 第一節 位元錯誤機率上限………………………………………...22 第二節 加入循環字首的正交多工調變家族之頻譜分析………...28 第四章 模擬結果與數值分析………………………………………...33 第一節 正交多工調變家族訊號於相互獨立的多路徑衰減通道下錯誤率之模擬結果………………………………………...33 第二節 正交多工調變家族訊號於雙路徑衰減通道下錯誤率之模擬結果……………………………………………………...39 第三節 正交多工調變家族訊號於多路徑衰減通道下功率與頻譜效益之比較………………………………………………...44 第五章 結論…………………………………………………………….60 參考文獻………………………………………………………………….62 附錄A…………………………………………………………………….63 附錄B…………………………………………………………………….65 圖目錄 圖（1.1）多重路徑衰減通道四種型態的示意圖............................4 圖（2.1）正交多工正交振幅調變示意圖..................................8 圖（2.2）正交多工正交相位調變示意圖..................................9 圖（2.3）正交多工開關鍵振幅調變示意圖...............................10 圖（2.4）正交多工開關鍵相位調變.....................................11 圖（2.5）正交多工調變系統模型.......................................16 表（2.2）正交多工調變系統映射器.....................................18 圖（3.1）（64,32,2,2）加入循環字首（ ）之兩種映射方式的正交多工開關鍵振幅調變與正交多工正交振幅調變之頻譜效益比較圖.........32 圖（3.2）（64,16,2,2）加入循環字首（ ）之兩種映射方式的正交多工 開關鍵相位調變與正交多工正交相位調變之頻譜效益比較圖.......32 圖（4.1）（256,32,L,2）正交多工正交振幅調變於通道頻率響應 彼此獨立之雷利通道，針對不同L值之位元錯誤率近似界值與模擬結果比較圖.........................................................34 圖（4.2）（32,8,1,K）正交多工正交相位調變於通道頻率響應 彼此獨立之雷利通道，針對不同K值之位元錯誤率近似界值與模擬結果比較圖.........................................................35 圖（4.3）（32,8,2,K）正交多工正交相位調變於通道頻率響應 彼此獨立之雷利通道，針對不同K值之位元錯誤率近似界值與模擬結果比較圖.........................................................35 圖（4.4）（64,32,2,4）正交多工正交振幅調變於通道頻率響應 彼此獨立之通道，針對不同 值之位元錯誤率上界值與近似界值之比較圖.........................................................37 圖（4.5）（32,8,2,4）正交多工正交相位調變於通道頻率響應 彼此獨立之通道，針對不同 值之位元錯誤率上界值與近似界值之比較圖.........................................................37 圖（4.6）（64,16,2,4）正交多工開關鍵振幅調變於通道頻率響應 彼此獨立之通道，針對不同 值之位元錯誤率近似界值與模擬結果之比較圖.........................................................38 圖（4.7）（64,8,2,4）正交多工開關鍵相位調變於通道頻率響應 彼此獨立之通道，針對不同 值之位元錯誤率近似界值與模擬結果之比較圖.........................................................38 圖（4.8）（64,16,2,4）正交多工正交振幅調變與（64,16,2,4）正交多工正交相位調變於雙路徑雷利衰減通道下，不同映射方式之位元錯誤率近似界值比較圖.....................................................40 圖（4.9）（64,16,2,4）正交多工開關鍵振幅調變與（64,16,2,4）正交多工開關鍵相位調變於雙路徑雷利衰減通道下，不同映射方式之位元錯誤率近似界值比較圖.................................................40 圖（4.10）（64,32,2,4）分散式映射之正交多工正交振幅調變於雙路徑衰減通道下，針對不同 值之位元錯誤率上界值與近似界值之比較圖......42 圖（4.11）（32,8,2,4）分散式映射之正交多工正交相位調變於雙路徑衰減通道下，針對不同 值之位元錯誤率上界值與近似界值之比較圖..........42 圖（4.12）（64,16,2,4）分散式映射之正交多工開關鍵振幅調變於雙路徑衰減通道下，針對不同 值之位元錯誤率近似界值與模擬結果之比較圖..43 圖（4.13）（64,8,2,4）分散式映射之正交多工開關鍵相位調變於雙路徑衰減通道下，針對不同 值之位元錯誤率近似界值與模擬結果之比較圖....43 圖（4.14） 在通道頻率響應 彼此獨立之雷利通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現....................45 圖（4.15） 在通道頻率響應 彼此獨立之萊斯 值為10dB之萊斯通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現........................................................46 圖（4.16）在雙路徑雷利通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現............................................47 圖（4.17）在雙路徑萊斯 值為10dB之萊斯通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現..........................48 圖（4.18）在通道頻率響應 彼此獨立之雷利通道下，（64, M, L, K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64, M, L, K）分散式映射之正交多工開關鍵振幅調變其頻譜與功率效益之綜合表現..............50 圖（4.19） 在通道頻率響應 彼此獨立之萊斯 值為10dB之萊斯通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工開關鍵振幅調變其頻譜與功率效益之綜合表現........................................................51 圖（4.20） 在通道頻率響應 彼此獨立之雷利通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工開關鍵相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現.................52 圖（4.21） 在通道頻率響應 彼此獨立之萊斯 值為10dB之萊斯通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變與（64,M,L,K）分散式映射之正交多工開關鍵相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現.......................................................53 圖（4.22） 在雙路徑雷利通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）連續式映射之正交多工開關鍵振幅調變其頻譜與功率效益之綜合表現.......................................56 圖（4.23） 在雙路徑萊斯 值為10dB之萊斯通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交振幅調變與（64,M,L,K）連續式映射之正交多工開關鍵振幅調變其頻譜與功率效益之綜合表現.....................57 圖（4.24） 在雙路徑雷利通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變與（64,M,L,K）連續式映射之正交多工開關鍵相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現.......................................58 圖（4.25） 在雙路徑萊斯 值為10dB之萊斯通道下，（64,M,L,K）分散式映射之正交多工正交相位調變與（64,M,L,K）連續式映射之正交多工開關鍵相位調變其頻譜與功率效益之綜合表現.....................59 表目錄 表（2.1）基底函數集合定義（參考文獻【1】、【2】）.......................13en-US正交多工調變正交振幅調變正交相位調變開關鍵訊號脈衝振幅訊號多路徑衰減Orthogonal multiplexing modulationorthogonal amplitude modulationorthogonal phase modulationon-off-keyed signalingpulse amplitude signalingmultipath fadingthesis