OFDM 系統中射頻電路對通訊性能影響的模擬及研究

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1、OFDM系統中射頻電路對通訊性能影響的模擬及研究林福林葉國成南台科技大學電子工程系助理教授南台科技大學電子工程研究所碩士摘要無線區域網路IEEE802.11a採用OFDM正交分頻多工的調變技術。依據不同的調變方式，資料傳輸速率可從6Mbps~54Mbps。OFDM訊號容易受射頻系統中功率放大器之非線性效應及振盪器的相位雜訊(phasenoise)的影響。本論文利用MATLAB撰寫程式來模擬評估功率放大器及振盪器對OFDM訊號惡化的程度。此模擬結果可提供射頻/微波系統工程師在OFDM射頻電路設計上的參考關鍵字：正交分頻多工的調變、非線性效應、相位雜訊、誤差向量振幅值、位元錯誤

2、率ComputerSimulationandResearchofRFCircuitEffectonCommunicationPerformanceforOFDMSystemFu-LinLin,AssistantProfessorKuo-ChengYeh,B.S.E.E.DepartmentofElectronicsEngineering,SouthernTaiwanUniversityofTechnologyAbstractWirelessLANIEEE802.11a,whichusesorthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM

3、),offersdifferentcommunicationdataratesthrough6to54Mbpsdependedondifferentmodulationtechniques.OFDMsignalismoresensitivetothenonlineareffectofpoweramplifierandthephasenoiseinoscillator.ThispaperpresentsdetailedanalysisandcomputersimulationbyMATLABfornonlineareffectofpoweramplifierandphasen

4、oiseinoscillator.TheseresultsareveryusefulforRFcircuit/systemdesignersinOFDMsystem.Keywords:OFDM,Nonlineareffect,Phasenoise,EVM,BER1壹、緒論近年來，隨著DSP晶片技術的發展，富利葉轉換/反轉換、高速Modem採用的64/128/256QAM技術、編碼技術、資訊處理的速度……等硬體與技術的成熟，使得正交分頻多工(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技術得以發展，引起了廣泛的關注。目前OFDM技

5、術已運用於高速數位用戶迴路(HighbitrateDigitalSubscriberLoops,HDSL)，數位視訊廣播(DigitalVideoBroadcasting,DVB)，數位音訊廣播(DigitalAudioBroadcasting,DAB)，無線區域網路(WLAN)IEEE802.11a/g，HIPERLANII……等。OFDM主要是利用多載波調變(multi-carriermodulation)的觀念，將高速的資料串分成數個低速率的資料串，以彼此正交的子載波(subcarriers)同時傳送。因此符號持續時間(symbolduration)延長為數倍，如此可

6、減少多重路徑所造成的分散(dispersion)效應。在每個OFDM訊號加入一段防護區間(guardtime)，可使得符號間干擾(intersymbolinterference,ISI)幾乎完全消除，由於符號是週期性的延伸，因此也可避免載波間的干擾(intercarrierinterference,ICI)。OFDM的各個子載波信號在頻域上是重疊而互不干擾，相較於一般的多載波系統，可節省約50%的頻寬。由於OFDM的子載波彼此正交，因此OFDM對相位雜訊(phasenoise)非常敏感。此現象會破壞子載波間的正交關係，使得系統在接收信號時，會產生載波間干擾進而增加系統的位元

7、錯誤率(BER)，造成接收品質惡化。除此之外，由於OFDM信號是由多個子載波組合而成的，具有較高的峰值對平均功率比(Peak-to-AveragePowerRatio,PAPR)，所以任何射頻電路之非線性效應皆會造成不良的影響。本論文將針對非線性功率放大器與相位雜訊對OFDM訊號的影響做研究，利用MATLAB程式來模擬其系統，以誤差向量振幅值(ErrorVectorMagnitude,EVM)及位元錯誤率來評估其訊號惡化的程度。本論文共分為四個章節。第一章節為緒論，介紹OFDM的概念。第二章節探討非線性功率放大器對