同時通道估計與信號偵測在寬頻無線通訊的圖型演算法

Abstract

在此研究之中，我們將探討同時通道估測與信號偵測(Joint channel estimation and symbol detection)在多傳輸路徑(Multipath)與快速變化(Fast fading)之寬頻無線通訊通道的圖型 演算法(Graphical algorithm)、應用與效能評估。 在無線區域網路的帶動下，對寬頻行動通訊網路的需求也持續的增強中。如何在寬頻行動通 訊所特有之多傳輸路徑與快速變化的通道中有效偵測訊號便成為一個重要的研究主題。一方 面為了避免過於頻繁的training symbols 佔據過多的有效頻寬，另一方面基於即時的通道資 訊可大幅改善訊號偵測之品質，同時通道估測與信號偵測便成為一個可以根本解決此問題的 途徑。 根據我們的先期研究得知，某種同時通道估測與信號偵測方法存在著一個等效之圖形表示 法。有鑒於圖型演算法在通道碼(Channel CODEC)所獲得之顯著成功，以及它在通道估測與信 號偵測等方面的快速運用發展。我們的圖形表示法有可能發展成一個適合搭配多種通道估測 器、信號偵測器與通道解碼器(Channel decoder)的共用圖形架構(Graphical framework)， 並且是一個可以分析與驗證通道容量(Channel capacity)在沒有通道狀態資訊(Channel state information)之下的平台。因此，在此計劃的第一部份將首先探討同時通道估測、信 號偵測與通道解碼(Channel decoding)的圖型演算法。我們的目的是要提出一個共用圖形架 構並且藉由此架構來大幅改善在快速變化的通道中訊號偵測與解碼的品質，同時又藉由大量 減免之training symbols 來實質的增加有效之系統頻寬。除此之外，現有數種可趨近 AWGN(Additive white Gaussian channel)通道容量之編碼器的性能也將以此圖形架構來加以 驗證其於無通道狀態資訊之下的效能。 另一方面，有鑒於CDMA (Code-division multiple-access) 和OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing)在寬頻行動通訊之廣泛應用，在計劃發展之第二階將分別運用此圖 形架構於CDMA 的同時通道估測、多重使用者偵測(Multiuser detection)和多重使用之雜訊 (Multiple access interference)抑制，以及探討圖形架構對OFDM 系統的通道估測、載頻偏 移(Carrier frequency offset)、時間偏移(Timing offset) 估測、相位雜訊抑制和訊號的 偵測。在計劃發展之最後階段並將以數位電路實作來對圖形架構做含蓋電路面積、執行速度 與消耗功率等有關寬頻通訊系統方面之可行性評估。