1、國立清華大學電機工程學系實作專題一,指導教授 ：翁詠祿 辦公室 ：307 校內分機 ：62208 http:/ecc.ee.nthu.edu.tw/,希望人數/組 ： 3 可接受組數 ： 2 希望學生具備之背景知識 或建議選修課程 ：通訊系統 I, II,題目,Software implementation of LDPC (low-density parity-check) codec.Software implementation of BLAST (Bell Labs. Layered Space-Time) communication systems.,從藍芽（Bluetooth）、W
2、i-Fi（IEEE802.11a/b/g），到標榜傳輸速度大於100Mbps 的802.11n 與802.15.3a（Ultra Wideband, UWB），無線通訊的應用已從數據傳輸逐漸進展到聲音、影像等多媒體。受限於頻譜資源，新興的無線通訊技術多以高頻譜效益（spectral efficiency）為主要訴求。較為熱門的研究方向為多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）系統與低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check, LDPC) 碼。,通訊傳輸技術發展,Error Correction Codes,資料在傳輸過程中可
3、能因為傳輸媒介的可靠度不佳，或外在因素的干擾而遭到破壞。錯誤更正碼的作用即是盡可能還原這些遭受破壞的資料。錯誤更正碼常應用於有線通訊，無線通訊與許多的儲存媒體系統中。 CD、DVD，數位電視，記憶體及儲存裝置如RAM、ROM、硬碟機、光碟機，無線通訊,Error Correction Codes,將足夠的多餘資訊加入要傳送出去的資料區塊中，使接收端能依其資訊推論出所傳送的字元為何。,Error Correction Codes,Message,Received,Codeword,Encoder,Bad decoder,Good decoder,LDPC Codes- Introduction,
4、LDPC 優越的更錯效能及高度硬體可行性，使其有可能成為未來主流編碼技術。目前LDPC 在IEEE 802.11n 以及802.16的技術提案中皆被熱烈討論。下一代衛星數位視訊廣播標準（DVB-S2）也決議以LDPC 取代目前常用的Turbo Code。在未來，以LDPC取代其它的錯誤更正碼的後勢相當看好。所以又被稱為終極錯誤更正碼。,LDPC Codes-Introduction,LDPC Codes是一種特殊的Linear block codes。G: 生成矩陣(Generator matrix) 經過 matrix，資料訊號轉換成為CodewordH:奇偶檢驗矩陣（parity chec
5、k matrix，）檢查接收到的Codeword是否正確，並尋找錯誤。因在LDPC Codes中的H為一稀疏矩陣（sparse matrix），所以稱之為Low-Density Parity-Check Codes。,Overview of MIMO,個人通訊需求的迅速發展及多媒體訊息交流之急遽增加，頻譜已成為日益寶貴之資源。第三世代(3rd Generation，3G)及所謂 超越第三世代(Beyond 3rd Generation，B3G) 或第四世代(4th Generation，4G)之無線通訊技術之重要課題即為在既定頻譜範圍內， 加強無線接取(Radio Access)能力 提供更優
6、異之頻譜利用效率及通訊吞吐容量(throughput)提昇。為滿足上述需求，諸多關鍵技術有待開發。其中，MIMO (Multi-input Multi-output)通訊技術為極具代表性之研究主題。,Overview of MIMO,如果資料流(data stream)如流水般，則水管(Pipe)愈粗或水管愈多，則其能同時供水之能力或速率便愈大。對無線通信(Wireless Communication)而言，又是如何？傳統之單發單收型天線架構(Single Input Single Output, SISO)，並未善加利用空域(Space)維度之通信能力，而通常係於時間(Time)或頻域(Fr
7、equency)著墨發展新的通訊技術能力。,Overview of MIMO,多發多收型MIMO天線架構之容量提升效益或可比擬如”有線”管線倍數提升效益(參圖2示意圖) 。,圖1,MIMOBLAST,所謂之MIMO多天線技術係於發射端及接收端同時運用多根天線及相關通訊信號處理技術，用以有效提昇系統容量。技術發展最早及最具代表性者: 貝爾實驗室所發展出之BLAST (Bell-labs Layered Space Time)通信技術。BLAST亦是朗訊科技貝爾實驗室所擁有的一項劃時代及革命性之時空通信技術 (BLAST亦即大爆炸之意也)。利用通道的空間特性來提高頻譜效率，要求使用多個天線來精確地
8、取樣這些空間特徵，其架構示意圖參圖3。已列入下一代通訊系統標準中。,架構示意圖,BLAST,貝爾實驗室對BLAST系統進行了不斷改進和驗證，顯示的結果令人感到驚喜，容量帶寬比可達到20-40 bps/Hz。例如頻帶寬1MHz則吞吐容量可達到20-40 Mbps。使用傳統無線調制技術則僅約為l-5 bps/Hz 左右(蜂巢系統)，驗證BLAST乃是一種極具競爭力和技術優勢的通訊技術，可以顯著提高無線系統的容量及效率。,預期成效,The students will have basic knowledge about LDPC codes and ability to implement a software codec.The students will have basic knowledge about BLAST and ability to implement a communication system by software.,
