短距離 Gbits/Sec 無線通訊之研究

Abstract

目前無線通訊及光通訊是傳輸資料的兩個主要途徑. 雖然高速傳輸一直是兩者共同追 求的目標,但它們所採取的方式卻完全不同. 在光通訊,由於光纖的頻寬非常大,我們 不需要複雜的調變以節省頻寬,而利用簡單的NRZ 信號加上ON-OFF 調變就能達成高速 資料傳輸. 由於信號型式很簡單, 對應的TX/RX 只要執行少數動作,因此使得 Gbits/sec 的信號傳輸得以簡單電路完成. 反之傳統無線通訊的頻寬相當受限,我們被 迫利用複雜的調變(例如OFDM)以節省頻寬. 由於TX/RX 必須執行大量動作,造成電路 複雜且功率損耗大. 此情形在未來Gbits/sec 無線通訊將更形嚴重. 近年來由於Impulse Radio 的引入, 無線通訊開始有一個明顯改變,其中超大頻寬已成 為ＵＷＢ系統的特徵,而以寬頻進行無線通訊亦將成為趨勢. 未來無線通訊無疑會進 展至Gbits/sec 的範圍,如何經由空間傳送小於一個毫微秒的信號將成為技術上的挑戰. 問題是: 當頻寬不再是重要考量的情形下,我們應該繼續採取傳統的調變方式(例如 OFDM 或CDMA)或改以其他方式進行無線通訊? 本計劃擬研究以簡單的信號型式進行短距離Gbits/sec 無線通訊的可行性. 這個想法 源自於光通訊,但由於空間的傳輸特性遠比光纖差,必須設計新的方法以克服通道問題. 基於在光通訊多年研究所累積的經驗,我們將分別在時域和頻域用不同的調變方法以 對抗多路徑衰降. 在時域上我們將以短脈衝來傳送信號,而為了克服多路徑衰降,此計 畫提出傳送端等化器(pre-transmission equalizer)的想法,希望能在傳送端作等化以 便在接收端獲致振幅幾乎相等的信號. 由於需要完整的通道資訊,所以通道特性量測 是其中重要子題. 此外在頻域上,我們擬研究多載波調變(multi-carrier modulation) 的可行性,其方法是在一個符碼時間(symbol duration)內傳送一個或多個載波,而不像 OFDM 需要龐大的IFFT/FFT 運算. 同樣多路徑衰降會是一個重要問題,計劃中也將針對 它提出解決方法.最後我們將研究一個比較理論性但相當根本的問題,即 pulse-position modulation (PPM)的通道容量(channel capacity). 這是PPM-UWB 系統的根本問題,之前雖曾被研究過,但目前為止仍無完整結果呈現. 我們擬以信號 空間(signal space)的觀念進行研究,所得結果將是PPM 系統的理論上限. PPM 是一個 純以時間攜帶訊息的調變方式,所得結果將與Shannon 著名的公式(以時間及振幅攜帶 訊息)作對比.