多天線系統通道特性與效能分析

教材模組教學目標 課程模組整體教學目標:

本課程的教學目標是為了讓學生更能夠理解在多天線系統中的通道特性與通道的效能分析,利用USRP NI2901軟體定義無線電(SDR)與LabVIEW Communications System Design Suite2.0的開發平台,讓學生可以更容易了解到MIMO-OFDM的收發理論及實務操作,並介紹各種無線傳輸通道特性。先由OFDM最基本的概念讓學生對目前最廣泛使用的調變技術做一個深度的了解;其次是介紹MIMO OFDM所使用的相關技術,例如空間分集、空間多工等等,讓學生可以了解通道的傳送方式非常多元,搭配實驗二與實驗三的實做課程,可以從程式中驗證上課的理論,更可以加深學生對於這門課的印象。

子模組一:OFDM 技術介紹
教學目標:介紹OFDM的原理及應用、OFDM的特性與優點及OFDM經過非時變通道的系統模型。

子模組二:MIMO OFDM 技術介紹
教學目標:介紹MIMO OFDM的分集技術、組合方法、MIMO系統的架構和MIMO OFDM結合之訊號。

子模組三: OFDM之同步與通道估測技術
教學目標:介紹OFDM的時間同步與頻率同步以及通道估測的技術,導引訊號、一維線性內插法、FTPC通道估測。

子模組四:無線通道特性與模型
教學目標:介紹在無線通道的環境下常用的通道模型,模擬各類通道的衰落與路徑損失。

實驗一:以USRP實現通道中調變與解調變
教學目標:先教學生熟悉NI2901的設備與LabVIEW Communications System Design Suite 2.0的軟體開發環境,接下來介紹QAM的TX與RX如何實做在NI2901上面。

實驗二:以USRP實現通道中2×2 Alamouti code信號之收發
教學目標:介紹空間分集的概念,利用程式中的Block說明訊號傳送時的方式,以及各個block的功用。

實驗三:以USRP實現通道中2×2 Spatial Mutiplexing OFDM信號之收發
教學目標:介紹空間多工的概念,用v-blast的方式傳送資料,讓資料的傳輸效率更高。

教材模組課程大綱 子模組一:OFDM 技術介紹

1.  OFDM原理

2. OFDM特性與優點

3. OFDM經過非時變通道的系統模型

4.  OFDM之應用

 

子模組二:MIMO OFDM 技術介紹

1.  分集技術

2. 組合(combining)方法

3. 智慧型天線

4. 陣列信號處理

5.  MIMO系統

6.  MIMO-OFDM結合之訊號

 

子模組三:OFDM之同步與通道估測技術

1. 時間同步

2. 頻率同步

3. 解決頻率偏移

4. 通道估測與補償

5. 導引訊號通道估測

6. 一維線性內插

7.   FPTC通道估測

 

子模組四:無線通道特性與模型

1. 無線傳播通道基本概念

2. 電波傳播特性及其對系統之影響

3. 各類通道與其模擬

4. Rayleigh衰減通道模擬

5. 業界無線通道(TGN/UMa/UMi)通道介紹

 

實驗一:以USRP實現通道中調變與解調變

1. 藉由實際講述LabVIEW程式碼以理解通訊系統的調變與解調變

2. 練習程式之修改

 

實驗二:以USRP實現通道中2×2 Alamouti code信號之收發

1. 藉由實際講述LabVIEW程式碼以理解Alamouti code的流程及通訊理論

2. 透過調校程式參數以分析不同情況下的Alamouti code效能

3.  練習程式之修改

 

實驗三:以USRP實現通道中2×2 Spatial Multiplexing OFDM信號之收發

1.  藉由實際講述LabVIEW程式碼以理解2×2 Spatial Multiplexing的工作方式

2. 透過調校程式參數以分析不同情況下的Spatial Multiplexing效能

3. 練習程式之修改

可分享教材模組內容說明 授課教材投影片225頁,實驗手冊共120頁,題庫共2頁

單元一: OFDM 技術介紹 (13頁)

單元二: MIMO OFDM 技術介紹 (30頁)

單元三: OFDM之同步與通道估測技術 (33頁)

單元四: 無線通道特性與模型 (73頁)

實驗一: 以USRP實現無線通道模型 (21頁)

實驗二: 以USRP實現2×2 Alamouti code信號之收發 (37頁)

實驗三: 以USRP實現2×2 Spatial Multiplexing OFDM信號之收發 (18頁)

所需實作平台配備與經費需求預估 (以模組教學實作所需基本軟、硬體平台作估算) 實作平台配備說明(每組供2位同學使用)

傳送端:一台NI USRP 2901軟體無線電

接收端:一台NI USRP 2901軟體無線電

一組實驗需要兩台軟體無線電,另自備執行LaVIEW Communications Design Suite電腦兩部

設備經費需求:一組NT$98,000

 

聯盟/示範教學實驗室可提供之訓練與技術支援 (含可提供之實驗示範影片) 示範教學實驗室及聯盟網址:

示範教學實驗室:http://mobilerf.ntust.edu.tw/demonstration-teaching-laboratory

行動通訊電路設計聯盟:http://mobilerf.ntust.edu.tw/

教師工作坊 20 人/場,共1場

實驗示範教學影片預計3件,預計完成日期2018/2/28

 

聯絡窗口 負責教師:林信標 教授

專責助理:莊柏煜 同學

聯絡方式:02-27712171#2271,Email:g830806@gmail.com

【示範教材】多天線系統之通道特性與效能(推廣教材)1