下世代無線網(wǎng)際網(wǎng)路用的多載波碼域多工收發(fā)機(jī)之研制

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1電信國家型辦公室整合型計(jì)劃：下世代無線網(wǎng)際網(wǎng)路用的多載波

碼域多工收發(fā)機(jī)之研製

李學(xué)智教授、曹恆偉教授、闕志達(dá)教授

國立臺(tái)灣大學(xué)電機(jī)系

Feb.14,2022

2022/8~2022/7

下世代無線網(wǎng)際網(wǎng)路用的多載波碼域多工收發(fā)機(jī)之研制

2內(nèi)容

子計(jì)劃一：多載波CDMA之通道特性及可適性天線陣列(李學(xué)智教授)子計(jì)劃二：具聰慧型天線多通道OFDM傳收機(jī)射/中頻模組之研製(曹恆偉教授)子計(jì)劃三：多載波CDMA收發(fā)機(jī)基頻模組之製作(闕志達(dá)教授)

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3內(nèi)容

以前一期電信國家型計(jì)畫有關(guān)3GPPWCDMA收發(fā)機(jī)討論成果基礎(chǔ)

提出以多載波碼域多工(MC-CDMA)技術(shù)為主的下世代寬頻網(wǎng)際網(wǎng)路無線傳輸系統(tǒng)

依此規(guī)格需求建立具備聰慧型天線之downlink收發(fā)機(jī)系統(tǒng)，並對(duì)所建立的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

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6成果:子計(jì)畫一

結(jié)合OFDM調(diào)變技術(shù)與可適性天線陣列系統(tǒng)，設(shè)計(jì)通道參數(shù)估測(cè)演算法。

並利用估測(cè)出來的結(jié)果，做為可適性天線陣列權(quán)重調(diào)整的依據(jù)。

在通道參數(shù)估測(cè)法則方面，我們採用子空間—最小平方法(subspace-leastsquaresapproach)來求得通道特性參數(shù)。在可適性天線陣列部份，我們運(yùn)用最小平均平方誤差法(MMSEmethod)來調(diào)成天線陣列元素權(quán)重，藉此得到最正確解。亦完成多用戶OFDM傳輸系統(tǒng)的信號(hào)偵測(cè)技術(shù)及天線分集技術(shù)演算法討論。

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7成果:子計(jì)畫二

多載波無線T*功率放大器(PA)線性化

PA非線性模型探討;運(yùn)用預(yù)失真法於PA線性化(800個(gè)載波,QPSK)效果之軟體模擬及驗(yàn)證。

多載波R*全數(shù)位化中頻至基頻降頻器

提出在中頻處找出並除去CP,將數(shù)位中頻與框化(windowing)結(jié)合之架構(gòu),並以FPGA完成初步驗(yàn)證。多載波低中頻架構(gòu)R*類比前端I/Q不平衡效應(yīng)之探討及對(duì)策

I/Q不平衡現(xiàn)象造成R*性能劣化之分析;

提出偵測(cè)並以可適性全數(shù)位化電路補(bǔ)償AFEI/Q不平衡方法完成軟體模擬及硬體(FPGA)驗(yàn)證

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8成果:子計(jì)畫三

提出了利用領(lǐng)航子載波進(jìn)行通道估測(cè)的演算法，適用高速移動(dòng)的狀態(tài)下，硬體複雜度也較低提出聯(lián)合CFO/SCO同步誤差演算法實(shí)現(xiàn)一可變點(diǎn)數(shù)FFT處理器IC

完成了MC-CDMA基頻接收機(jī)的硬體架構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)製作測(cè)試勝利本MC-CDMA基頻接收機(jī)IC並榮獲多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)

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RFfrequency(GHz)

2

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10基頻接收機(jī)架構(gòu)

Time-domainsynchronization

Frequency-domainsynchronizationUserdatadetection

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11接收機(jī)晶片特色

CORDIC-basedarctangentfunction(areasaving)

Fewercomple*multipliersandaccompaniedROMtablesinFFT(areasaving)

CORDIC-basedTORC,whichcansharemorehardwarebetweenORCandEGC(areasaving)

Single-portSRAM-baseddelayline(areasaving,powersaving)

Low-powershortdelayline(powersaving)

Resource(SRAM,CORDICmodule)reusetoenhancehardwareutilization(areasaving)Gatedclock(powersaving)

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晶片照片

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晶片與量測(cè)電路

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SRAMBIST

Despreading

IandQ

LATrigger

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15量測(cè)結(jié)果

CFO:2.2subcarrierspacingSCO:-6.8ppmSpreadFactor:64StationarytypicalurbanchannelCFO:2.2subcarrierspacingSCO:-6.8ppmSpreadFactor:64

Activeusers:32

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16功率量測(cè)9.5mW

@1.1V

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18MC-CDMA基頻晶片所獲榮譽(yù)金矽獎(jiǎng)，評(píng)審團(tuán)大賞

2022IEEEA-SSCC晶片

設(shè)計(jì)競(jìng)賽首獎(jiǎng)

2022

龍騰論文獎(jiǎng)

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19可變長(zhǎng)度低功率FFT

晶片

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20結(jié)論

本計(jì)劃在國科會(huì)電信國家型計(jì)劃辦公室補(bǔ)助之下，已順利完成多項(xiàng)重要成果。研發(fā)成果多已陸續(xù)發(fā)表於期刊及國際會(huì)議中?；l接收機(jī)晶片獲多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)確定。

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