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1、MIMOOFDM技術(shù)提升寬頻無線通訊性能張瑋容／DIGITIMES2008/12/18無線網(wǎng)路通訊快速發(fā)展，無線通訊系統(tǒng)的容量、可靠性及速度都亟待提升，為增加無線通訊效能，無線通訊應(yīng)用中最熱門的正交分頻多工(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing；OFDM)傳輸調(diào)變技術(shù)已成為新的選擇，OFDM技術(shù)可降低干擾、增加頻寬、提高保密性、並解決多路徑衰減…等通訊問題…圖說：多輸入多輸出(MultipleInputMultipleOutput；MIMO)訊號處理方法，則可在不佔用其它頻寬前提下，利用既有
2、空間資源增強訊號品質(zhì)，並達到提升系統(tǒng)容量的目的，無線通訊技術(shù)WiMAX及3GPPLTE皆採用MIMO的調(diào)變方式。針對以上優(yōu)勢，當(dāng)今無線通訊效能結(jié)合MIMO與OFDM技術(shù)，可達到抗多徑訊號衰減、抗干擾、增加保密…等優(yōu)點，MIMO-OFDM已成為當(dāng)今不可或缺的核心關(guān)鍵技術(shù)。目前無線網(wǎng)路需求趨勢為利用有限無線網(wǎng)路資源，達成大量增加無線網(wǎng)路流量需求，並滿足用戶移動、及滿足不同服務(wù)類型的QoS需求。從藍牙、Wi-Fi，到標(biāo)榜傳輸速度大於100Mbps的802.11n與802.15.3a(UltraWideband；UWB)，無線通訊應(yīng)用已從數(shù)
3、據(jù)傳輸逐漸進展到聲音、影像…等多媒體範(fàn)疇。然而，新標(biāo)準(zhǔn)的誕生除因應(yīng)新市場需求，新技術(shù)發(fā)明更是重要的驅(qū)動力量，受限於頻譜資源，新興無線通訊技術(shù)多以高頻譜效益(spectralefficiency)為主要訴求。其中MIMO能有效利用散射環(huán)境下的訊號空間標(biāo)籤(spatialsignature)，提升傳輸速度與品質(zhì)。為提高無線網(wǎng)路用戶連線訊號品質(zhì)，提高保密機制，MIMO-OFDM架構(gòu)優(yōu)越性即可在既有空間與頻率選擇下，發(fā)揮系統(tǒng)資源最佳應(yīng)用效率，將無線網(wǎng)路系統(tǒng)的頻寬及傳送功率資源最佳化，降低封包流失率，提升用戶對於系統(tǒng)頻寬及傳送功率資源分享的公
4、平性，增強系統(tǒng)容量，並不佔用額外頻寬，也因此，MIMO-OFDM廣泛用於提升無線網(wǎng)路訊號的效能與品質(zhì)。圖說：無線通訊技術(shù)頻段示意圖。(Qualcomm)MIMO-OFDM結(jié)合技術(shù)MIMO是無線通訊領(lǐng)域新興的物理層技術(shù)，可有效提高速率、並提升資料傳輸安全性，不但可大幅提高訊號衰減通道的系統(tǒng)容量，若奠基在此基礎(chǔ)上，發(fā)展時空編碼，並將通道編碼技術(shù)與陣列處理技術(shù)結(jié)合，則可大幅提高無線通信中的系統(tǒng)容量和傳輸效率。而正交頻分多工(OFDM)是1種獲取高頻率效率的物理層技術(shù)，將1個無線通道分解為多個相互正交的子通道，用來同時傳輸資料，每個子通道速
5、率將因此比總速率低很多，此舉有利克服無線通道頻率的選擇性衰減，不僅在一定程度上紓解無線通訊技術(shù)中傳輸多媒體資料時所需的大量頻寬，更可利用現(xiàn)有頻寬改善頻率選擇性衰減、因頻道窄而引起的干擾問題…等。MlMO-OFDM系統(tǒng)將OFDM與時空編碼技術(shù)結(jié)合，能夠大幅提高無線通信系統(tǒng)的通道容量和傳輸效率，並有效抵抗多徑衰減、抑制干擾和噪音。而MIM0技術(shù)和OFDM技術(shù)在各自領(lǐng)域都發(fā)揮強大效用，將MIMO和OFDM相結(jié)合，並應(yīng)用到下一代移動通信系統(tǒng)，成為無線通訊系統(tǒng)的搶手應(yīng)用。MIMO-OFDM技術(shù)兼顧速度、範(fàn)圍、安全性MIMO可與任何調(diào)變和接取技
6、術(shù)共同運行，MIMO-OFDM訊號能用相對直接的矩陣代數(shù)進行處理。而在實際應(yīng)用中，若選用MIMO或OFDM單一技術(shù)，為進一步增加系統(tǒng)容量、提高系統(tǒng)傳輸速率，單純採OFDM需增加載波數(shù)量，會增加系統(tǒng)複雜度及系統(tǒng)頻寬。MlMO系統(tǒng)雖然在一定程度可抗多徑衰減，但對於頻率選擇性衰減，MIMO系統(tǒng)卻無計可施。將MlMO和OFDM技術(shù)結(jié)合，可有效解決前述問題，不增加頻寬即可達到抗衰減目的。一般而言，任何1種無線連接的品質(zhì)和有效性，都可透過3個基本參數(shù)進行完全描述，包括速度、範(fàn)圍及安全性。MIMO-OFDM技術(shù)出現(xiàn)前，上述3種參數(shù)依據(jù)嚴格的規(guī)則彼
7、此限制，想增加速度就必須犧牲安全性、範(fàn)圍擴展，並犧牲速度和安全性作為加值應(yīng)用的代價，而提高安全性則勢必減低速度與縮短傳輸範(fàn)圍。MIMO-OFDM整合技術(shù)提出，卻解決這些限制，因為它能同時提升上述3種參數(shù)的運行效能，意即MIMO-OFDM技術(shù)將空間分集、時間分集以及頻率分集結(jié)合，能提高無線通信系統(tǒng)的通道容量和傳輸速率，有效抵抗通道訊號衰減並抑制干擾，成為現(xiàn)今最熱門的無線通道高速資料傳輸解決方案。圖說：MIMO-OFDM實際運作方式。(UCLA)
