Technische Universiteit Delft
Alle promoties, intree- en afscheidsredes worden gehouden in de Aula van de
TU Delft, Mekelweg 5, Delft
Radiokanaal
2 april 2002 | 10.30 uur
hr. K. Witrisal | Diplom-Ingenieur elektrotechniek TU Graz, Oostenrijk.
promotoren | Prof.dr.ir. L.P. Ligthart (fac ITS) en prof.dr. R. Prasad
(Aalborg U., Denmark)
toeg.prom. | Dr.ir. G.J.M. Jansen (UHD- fac ITS)
OFDM Air-Interface design for multi media communications.
Het eerste deel van dit proefschrift behandelt de modellering van het
tijd-dispersieve en frequentieselectieve radio kanaal, op basis van
Gaussische stochastische processen van de tweede orde. Een nieuwe methode
wordt ontwikkeld voor de karakterisering van het radio kanaal. Hierbij wordt
de "level crossing rate" van de frequentieselectieve overdrachtsfunctie van
het radiokanaal gebruikt om de "RMS delay spread" te schatten. Deze techniek
maakt het mogelijk het radio kanaal te karakteriseren op basis van
eenvoudige niet-coherente metingen waarin het vermogen als functie van de
frequentie bepaald wordt. De "Air-interface" en het "multiple access" schema
van een op OFDM gebaseerd communicatiesysteem worden geïntroduceerd en
onderzocht in deel twee van dit werk. De maximale data snelheid van 155
Mbit/s wordt bereikt in een optimaal radiokanaal bij een beperkte snelheid
van de terminal (loopsnelheid). Draadloze computernetwerken zijn een
typische toepassing voor dit systeem. Algoritmen voor synchronisatie en
kanaalschatting worden ontwikkeld en geëvalueerd. Hierbij wordt een bekend
trainingssymbool gebruikt, welke periodiek in het begin van een vaste
framestructuur verzonden wordt. De conclusie is dat robuuste en efficiënte
synchronisatie en kanaalschatting - dit zijn kritische procedures in een
OFDM ontvanger - mogelijk zijn, door gebruik te maken van een
trainingssymbool, waarbij slechts een kleine overhead geïntroduceerd wordt.
Een diepgaande analyse is gemaakt van een aantal onderwerpen op het gebied
van synchronisatie: de schatting van de tijdoffset in dispersieve kanalen,
en de invloed van "DC-offset" en "carrier feed-through" op een veel
gebruikte frequentiesynchronisatie techniek. Voor het laatste probleem is
een oplossing ontwikkeld. Voor de "up-link" kan "pre-equalization" gebruikt
worden in een "time-division duplexing (TDD)" frameformaat. Deze methode
compenseert voor het frequentie selectieve gedrag van het radiokanaal,
waarbij de detectie van data vereenvoudigd wordt. De synchronisatie wordt
hierbij overwegend in de mobiele stations uitgevoerd. Dit betekent een
distributie van de grote complexiteit die daarvoor nodig is. Er worden
concepten geïntroduceerd, om een gelijkblijvend vermogen van het uitgezonden
signaal te bereiken, en om de resterende synchronisatiestappen op te lossen.
De belangrijkste signaal verwerkingsalgoritmen van de OFDM zender-ontvangers
zijn geïmplementeerd en geëvalueerd op een experimenteel systeem bestaande
uit DSP borden. Het systeem werkt in real-time maar met een sterk
gereduceerde datasnelheid. Foutcorrigerende codering vormt een belangrijk
onderdeel van OFDM systemen. Daarbij worden de datasymbolen goed over de
"grote" bandbreedte van het OFDM signaal verdeelt om de
frequentie-diversiteit te exploiteren. De foutenkans van een gecodeerd OFDM
systeem is geëvalueerd. Hieruit volgt dat een grotere bandbreedte en een
langere kanaal impulsresponsie (in een beperkte mate) tot betere resultaten
leiden. Een nieuwe methode voor antenne-diversiteit wordt geïntroduceerd.
Deze techniek kan de foutenkans met weinig toegevoegde complexiteit
aanzienlijk verlagen bij een kleine bandbreedte van het radiokanaal of een
korte impulsresponsie.
Voor verder lezen:
* Powerline communications by Klaus Dostert, 2001
* ADSL, VDSL and multicarrier modulation by John A.C. Bingham, 2000
* OFDM for wireless multimedia communications by Richard van Nee and
Ramjee Prasad, 2000
* Multi-carrier digital communications theory and applications of OFDM
by Ahmad R.S. Bahai and Burton, 1999