關聯性FIR-MIMO通道之空間-時間前編碼器與等化器系統設計

Abstract

多重天線系統的優點目前已廣為人知，它可以在不影響頻譜的使用效能下，有優異的容量（capacity）增益與聯結可靠度（link reliability）。學理上也已經證明多重輸入多重輸出（MIMO）的傳輸容量正比於傳送天線個數M及接收天線個數N。這個理論值成立的條件，是當空間多樣性（diversity）受到完整利用，以致所有傳送與接收天線間可用的獨立平行通道同時建立，也就是說，天線在空間域是無相關性的。然而，受限於傳輸設備本身的大小，一般而言這個假設幾乎不成立，例如手機、筆記電腦、與PDA，都可能限制傳送或接收天線的角度分佈。 本計畫重點在於將空間-時間前編碼器與等化器系統的空間關聯性減到最低或是消除，來達到多樣性的最大化與空間域多工增益。過去的相關研究多假設通道本身無記憶性 (flat-fading) 來設計前編碼器與等化器而降低或消除空間關聯性。當正交分頻多工（OFDM）用於展開或對角化有限長度脈衝響應 (diagonalize FIR) (頻率選擇frequency-selective) 通道時，這個假設是成立的。然而，正交分頻多工需使用循環字首 (cyclic prefix)，在傳輸上必然增加資料量，造成寶貴頻寬的消耗。在先前的成果可以看出，我們的空間-時間前編碼器與等化器系統可以傳輸比正交分頻多工較少額外的資料 (redundancy) 來等化空間無關聯性的FIR MIMO通道。我們稱這個收發機為Space-Time Minimal Transmit Redundancy (MTR) Precoder-Equalizer System。因此，我們的目標為設計適當的前編碼器與等化器組合，用於有關聯性的 FIR MIMO通道，而能達成與無關聯性通道相近的聯結可靠度。此外，也將研究此類無關聯性與有關聯性FIR-MIMO通道之系統容量。 總結來說，我們預期在下列幾個方面提出貢獻： 1. 研究空間關聯性對S-T MTR 前編碼器與等化器系統容量的影響。 2. 設計前編碼器與等化器組以減低或消除傳送端與接收端的空間關聯性。 3. 比較其他空間-時間系統如OFDM-VBLAST進行聯結可靠度與傳輸容量表現。 4. 在硬體上實現所提出的系統。