闕志達臺灣大學：電子工程學研究所雷貽晴Lei, Yi-ChingYi-ChingLei2007-11-272018-07-102007-11-272018-07-102005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/57369為了提供電信業者「最後一哩」最佳的解決方案，利用無線通訊的便利性，各住戶大樓只要安裝一符合IEEE 802.16標準之用戶端收發機，則大樓內的使用者不再需要安裝ADSL或Cable Modem，配合無線網卡，即可享受寬頻無線上網的便利。 本論文承襲既有之IEEE 802.16a 正交分頻多工模式用戶端之收發機C程式，加以修改並設計一符合IEEE 802.16-2004 正交分頻多工模式標準之用戶端基頻實體層收發機。其中，傳送機與通道模型是以C程式撰寫，接收機的部分則是先將程式改寫成定點數表示法，再改以Verilog 硬體程式語言實現。接收機針對時間與頻率同步電路、載波頻率飄移與取樣時脈飄移的偵測與補償、保護區間長度之偵測、通道估測與更新等演算法與硬體架構進行開發與研究。此外，尚針對幾個在硬體實現中常用的電路進行比較與分析，選擇最適合的架構，並應用於本論文的接收機設計上。 最後，在各式的通道模型下的模擬結果顯示，本論文所提出的架構可以有效地對抗多重路徑瑞雷衰減、載波頻率與取樣時脈飄移等效應，而成功地將資料解調回來。In order to let service provider obtain best solution to “last mile” problem, and utilizing the facility of wireless communication, only one transceiver for IEEE 802.16 subscriber station is needed to be set up in each building. All users in the building just co-operate with wireless network card, and then they can enjoy the convenience of broadband wireless access without setting up ADSL or cable modem. The thesis inherit and modify the original C code for IEEE 802.16a OFDM mode subscriber station transceiver, and design a baseband transceiver for IEEE 802.16-2004 OFDM mode subscriber station. Transmitter and baseband channel model are written by C code. Receiver is re-written to fixed-point C code and then transferred to Verilog code. Algorithms and hardware implementation for timing and frequency synchronization, carrier frequency offset(CFO), sampling clock offset(SCO), guard interval length detection as well as channel estimation and updating are embedded in the receiver. Besides, several circuits for hardware implementation are also compared and discussed. The most suitable architecture will be adopted in the thesis. Finally, the simulation results under different channel model shows that the proposed receiver can combat multi-path Rayleigh fading, CFO and SCO effect, and recover the data successfully.目錄 i 圖形列表 v 表格列表 ix 第一章 緒論 1 I.1 背景 1 I.2 動機 5 I.3 無線都會區域網路簡介 6 I.3.1 無線都會區域網路的演進 6 I.3.2 無線都會區域網路的特點 9 I.4 論文組織介紹 12 第二章 802.16標準與正交分頻多工系統介紹 13 II.1 IEEE 802.16-2004標準概述 13 II.2 正交分頻多工模組介紹 14 II.2.1 正交分頻多工系統簡介 14 II.2.2 正交分頻多工模式之訊框結構 18 II.2.3 正交分頻多工模式之符元結構 21 II.2.4 正交分頻多工模式之參數介紹 22 II.2.5 正交分頻多工模式之傳輸類型 25 第三章 通道模型 27 III.1 通道模型架構 27 III.2 振幅裁剪 28 III.3 多重路徑瑞雷衰減通道與取樣時脈飄移 29 III.3.1 多重路徑瑞雷衰減通道 29 III.3.2 取樣時脈飄移 31 III.3.3 多重路徑通道與取樣時脈飄移結合模型 33 III.4 載波頻率飄移 35 III.5 相位雜訊 37 III.6 實虛部不對稱效應 37 III.7 直流位準偏移 39 III.8 加成性白色高斯雜訊 40 III.9 本章總結 41 第四章 基頻傳送機架構 43 IV.1 傳送機系統架構 43 IV.2 外傳送機 44 IV.2.1 攪亂器 44 IV.2.2 穿刺迴旋編碼器 45 IV.2.3 交錯器 45 IV.3 內傳送機 47 IV.3.1 資料調變 47 IV.3.2 領航碼調變 47 III.3.3 前置碼調變 49 第五章 基頻接收機設計 53 V.1 接收機系統架構 53 V.2 時間與頻率同步電路 54 V.2.1 訊框起始位置估測 55 V.2.2 分數載波頻率飄移估測 56 V.2.3 整數載波頻率飄移估測 58 V.2.4 保護區間長度偵測 60 V.2.5 符元邊界偵測 60 V.2.6 初始同步摘要 62 V.3 快速傅利葉轉換 64 V.4 載波頻率與取樣時脈飄移追蹤迴路 67 V.4.1 聯合加權最小方差估測器 70 V.4.2 迴路濾波器 72 V.4.3 載波頻率與取樣時脈飄移補償 73 V.5 通道估測與更新及頻域等化器 75 V.5.1 通道估測 75 V.5.2 通道頻域響應更新 80 V.5.3 頻域等化器 82 V.6 共同相位誤差補償 83 V.7 決策器 84 V.8 外接收機 86 V.8.1 反交錯器 86 V.8.2 穿刺迴旋解碼器 86 V.8.3 反攪亂器 89 第六章 硬體實作 91 VI.1 信號字元長度模擬 91 VI.2 硬體電路設計與化簡 95 VI.2.1 複數乘法器 95 VI.2.2 複數振幅與相位 96 VI.2.3 延遲線 101 VI.2.4 正餘弦產生器 103 VI.2.5 除法器 105 VI.3 系統模擬結果 107 VI.3.1 內接收機位元錯誤率模擬結果 107 VI.3.2 外接收機位元錯誤率模擬結果 109 VI.3.3 星座圖模擬結果 111 VI.3.4 系統表現比較 113 第七章 結論 115 參考資料 1172966195 bytesapplication/pdfen-US正交分頻多工無線都會區域網路OFDMIEEE 802.16thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/57369/1/ntu-94-R92943020-1.pdf