IEEE 802.16m/3GPP-LTE/IEEE 802.11n 系統中實體層通用區塊之探討 指導老師：梁新穎 老師 報告者：簡柏祥

大綱 MIMO-OFDM系統 MIMO-OFDM實體層通用區塊 MIMO-OFDM系統簡介 IEEE 802.11n簡介 3GPP-LTE簡介 IEEE 802.16m簡介 下行鏈路區塊比較 下行鏈路區塊共通性討論 外資料處理器區塊共通性討論 內資料處理器區塊共通性討論 同步與測距區塊共通性討論 2018/12/7

MIMO-OFDM系統 MIMO-OFDM簡介 兼具OFDM抗符元間干擾(Inter-Symbol Interference) Transmitter Receiver 兼具OFDM抗符元間干擾(Inter-Symbol Interference) 簡化接收端通道估測及MIMO提升資料吞吐量(Throughput)的特性 有效提升系統效能及可靠性 圖1.MIMO-OFDM系統實體層之基本區塊架構圖 2018/12/7

MIMO-OFDM系統 IEEE 802.11n簡介 IEEE 802.11n為IEEE 802.11a/g的下一代WiFi通訊標準 主要用於室內 比IEEE 802.11a/g多使用MIMO 易與IEEE 802.11a/g達到回溯相容 2018/12/7

由此發現圖2與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 擾亂器(Scrambler/Randomizer) 串流分列器(Stream Parser) 圖2.IEEE 802.11n系統實體層傳送端之基本區塊架構圖 由此發現圖2與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 擾亂器(Scrambler/Randomizer) 串流分列器(Stream Parser) 交錯器(Interleaver) 循環位移延遲(Cyclic Shift Delay；CSD)和空間映射器(Spatial Mapper) 2018/12/7

MIMO-OFDM系統 3GPP-LTE簡介 3GPP為3G之後下一代系統 信號取樣頻率選為3G取樣頻率的整數倍以利回溯相容。 LTE在上行鏈路(Uplink)的實體層採用SC-FDMA技術以降低PAPR。 2018/12/7

由此發現圖3與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 圖3.3GPP-LTE系統實體層下行鏈路傳送端之基本區塊架構圖 由此發現圖3與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 單一用戶最多有兩個通道編碼器(Channel Encoder)，之後接著攪亂器(Scrambler/Randomizer) 分層映射器(Layer Mapper) 資源映射器(Resource Mapper) 2018/12/7

由此發現圖4與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 通道編碼器和攪亂器的順序 在時域的轉化預編碼器(TransformPrecoder) 圖4.3GPP-LTE系統實體層上行鏈路傳送端之基本區塊架構圖 由此發現圖4與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 通道編碼器和攪亂器的順序 在時域的轉化預編碼器(TransformPrecoder) 沒有預編碼器(Precoder) 2018/12/7

MIMO-OFDM系統 IEEE 802.16m簡介 IEEE 802.16m為IEEE 802.16e的下一代系統 較容易做資源分配 具有增強的組播及廣播服務(Enhanced Multicast-broadcast Services)、定位服務(Location-based Service)與多載波(Multi-carrier)，而其他兩個系統沒有提供的技術。 2018/12/7

由此發現圖5、圖6與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 圖5.IEEE 802.16m系統實體層下行鏈路傳送端基本區塊架構圖 由此發現圖5、圖6與圖1傳送端有以下幾個不同的地方： 資源映射器(Resource Mapper)且其後接著載波攪亂器(Subcarrier Randomizer) 2018/12/7 圖6.IEEE 802.16m系統實體層上行鏈路傳送端之基本區塊架構圖

MIMO-OFDM實體層通用區塊 下行鏈路區塊比較 傳送端分成了兩部分：外資料處理器(Data Outer)和內資料處理器(Data Inner)。 其中外資料處理器包含攪亂器及通道編碼器，其他部分則為內資料處理器。 接收端則分成三部分：外資料處理器、內資料處理器和同步處理(Synchronization) 2018/12/7

表 1 下行鏈路傳送端外資料處理器比較 表 2 下行鏈路傳送端內資料處理器比較 2018/12/7

表3 下行鏈路接收端內資料處理器比較 表4 下行鏈路接收端外資料處理器比較 2018/12/7

MIMO-OFDM實體層通用區塊 下行鏈路區塊共通性討論 外資料處理器區塊共通性討論 由此發現預計可共用的部分包括： 三個系統攪亂器、錯誤更正區塊(FEC Block)檢查碼(CRC)和資料叢(Burst)檢查碼 3GPP-LTE 、IEEE 802.16m 編/解碼方法(Coding/Decoding Scheme) 3GPP-LTE、IEEE 802.16m 穿刺器(Puncturer) 2018/12/7

MIMO-OFDM實體層通用區塊 下行鏈路區塊共通性討論 內資料處理器區塊共通性討論 由此發現內資料處理器預計可共用的部分包括： 三個系統多輸入輸出編/解碼器、預編碼器 IEEE 802.16m的載波攪亂器 三個系統的OFDM調變/ 解調變器(Modulator/Demodulator) 3GPP-LTE、IEEE 802.16m的通道估測器(Channel Estimator) 三個系統的頻率偏移補轉器(CFO Derotator)和IEEE 802.11n的共相位補償 2018/12/7

MIMO-OFDM實體層通用區塊 下行鏈路區塊共通性討論 同步與測距區塊共通性討論 由此發現IEEE 802.16m和IEEE 802.11n 的訓練信號都有在時域上重複(Repetition)的特性，這簡化了初始同步演算法的流程 表5 訓練信號的比較 2018/12/7

自動增益控制(Automatic Gain Control：AGC) 封包偵測、時間粗估、和分數頻率偏移估計 可以共用的部分預計包括： 自動增益控制(Automatic Gain Control：AGC) 封包偵測、時間粗估、和分數頻率偏移估計 3GPP-LTE、IEEE 802.16m的整數頻率偏移估計和細胞搜尋，3GPP-LTE半訊框時間估計和訊框時間估計 時間細估(Fine Timing) 時間與頻率偏移的追蹤(Tracking) 3GPP-LTE、IEEE 802.16m的測距 圖7 3GPP-LTE初始同步之流程 2018/12/7

結論 我們分析討論了IEEE 802.16m、3GPP-LTE和IEEE 802.11n實體層的區塊共通性，發現由於同樣基於MIMO-OFDM系統，所以不論在外資料處理器、內資料處理器或是同步處理器上都有一些區塊都可以共用，所以將這三個系統在同一套硬體上同時實現，是一個我們可以努力的方向。 2018/12/7

END 2018/12/7