正交分頻多工系統載波間干擾之降低及頻率偏移之估測

Abstract

正交分頻多工系統 (orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM) 對傳送端與接收端震盪器之間的頻率不同所造成的非同步現象非常敏感。 傳統上有兩種主要的方法來解決此問題, 一是以頻寬為代價來減輕頻率位移對整個系統效能的影響，另一則是由傳送訊號本身的某些特殊性質,如訓練符號 (training symbol) 或週期前置 (cyclic prefix), 或統計性質等來估測系統的頻率偏移,進而加以補償。 第一種方法在文獻上有兩種做法,分別為自身載波間干擾消除方法(self ICI cancellation)與窗口方法(windowing)。本論文以數學式來完整建構上述兩種做法, 並加以解釋其工作原理及提出在窗口設計方法的改進。 模擬結果顯示我們所提出之設計在訊號對雜訊加載波間干擾之比值 (Signal-to-noise-plus-interference ratio, SNIR) 上可達 3 dB 的提升。本論文亦針對第二種方法提出一最大概似 (maximum likelihood) 之頻率位移估計。我們針對 IEEE 802.11a 標準下的訊號,利用其特有的先導資料 (preamble) 之特性, 可推導出最大概似之估測法則來估計頻率偏移。 此外, 我們也推導出此頻率偏移的 Cr\'{a}mer-Rao 下限。我們最後並以模擬結果來驗証此方法的優越性。