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數位訊號處理技術應用於下世代高速光纖無線通訊系統

為了解決光世代1g/600m的問題，作者何俊鴻 這樣論述：

本論文將對下世代光纖無線通訊系統應用於室內高速或室外點對點傳輸，提出三種光載無線訊號系統(Radio-over-Fiber, RoF)，其中訊號頻段包含目前室內無線通訊(WiFi)、60-GHz及103-GHz，並針對三種頻段之訊號在系統層面遭遇的議題，提出對應的數位訊號處理技術或數位訊號調變予以討論及解決，並以數值模擬及實驗驗證技術於系統中提升無線傳輸速率及於未來光纖無線系統的應用潛力。針對光載微波通訊系統，我們提出寬頻數位式光載訊號系統技術(Digitized RoF)取代傳統類比式光載訊號系統，藉由加入類比數位訊號轉換介面，增加數位訊號處理技術於系統中之佈建及重組系統的能力。在考慮室內

寬頻數位式光載微波上傳系統接收高功率不平衡之多重通道訊號下，高功率干擾訊號將限制系統動態範圍及接受訊號的表現。在不增加整體系統複雜度的前提下，超取樣(Oversampling)搭配數位前端設計之數位濾波器抽取技術(Digital filter with decimation)將有效利用提高取樣率降低系統量化雜訊(Quantization Noise)，進而提升系統訊雜比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)，進而提升系統中訊號對於干擾之容忍度，相較於使用高解析度數位傳輸系統，提出之作法將使系統達成低成本、低能量損耗同時具備高可調性(Flexible)和高重組性(Reconfi

gurable)。此外驗證超取樣增益將正比於系統頻寬，此研究利於未來室內數位光纖無線通訊系統之設計和發展。為提高無線通訊系統之傳輸容量，我們分別針對室內及室外提出60-GHz及103-GHz光載毫米波無線通訊系統。在室內60-GHz光纖無線通訊系統中，我們使用多天線輸入及多天線輸出技術(Multi-input and Multi-output, MIMO)提高無線傳輸容量，將造成系統已存在問題(I/Q不平衡、寬頻頻譜響應及無線通道狀態)複雜化。因此我們首先提出正交分頻多工訊號(OFDM)結合二對二天線多天線技術於60-GHz光纖無線系統，研究最佳化無線通道狀態後，並設計特殊訓練符元解決I/Q失

衡在多天線系統中之通道估測失準問題，並提出I/Q失衡補償演算法及遞迴位元存取演算法最佳化系統表現。此外我們利用低峰值功率比的單載波調變取代OFDM訊號，提出頻域等化器搭配I/Q失衡修正，並降低時域決策回饋等化器之複雜度。我們分別研究兩種單邊帶調變訊號搭載兩種保護區間於訊號連續性在系統表現及等化器表現的影響。在最佳化訊號條件下，我們也比較單邊帶單載波調變及OFDM訊號於多天線光纖無線系統表現。在103-GHz光纖無線通訊系統部分，我們使用兩個單電極馬赫氏光電調變器串接達成光倍頻，直接偵測產生103-GHz電毫米波，並討論單邊帶單載波調變與OFDM訊號中峰值功率對系統表現之影響。我們實驗驗證60-

GHz及103-GHz於光纖無線通訊系統之可行性，及應用數位訊號處理技術和數位訊號調變技術提升系統表現，達成未來室內及室外分散式天線光纖無線系統之應用可能。