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研究生:顏良祐
研究生(外文):Liang-Yu Yen
論文名稱:多天線MIMO通道秩數量測研究
論文名稱(外文):A Study of Rank Estimation of Multi-Antenna on MIMO Channel
指導教授:詹益光詹益光引用關係
口試委員:詹益光李揚漢趙亮琳吳榮厚阮全平
口試日期:2011-05-30
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:電機工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:127
中文關鍵詞:多天線多輸入多輸出通道秩數訊號接收強度指數
外文關鍵詞:Multi-AntennaMIMORankRSSI
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在多傳送多接收天線通訊系統中,系統的傳送速率或是通信容量在不同的信號雜訊比均隨著天線的秩數(Rank)成正比。本論文將針對環境因素對於MIMO rank的影響做了一些量測,從天線的數目、樓層的差異,轉角的有無,以及隔板的有無等,使用ZigBee來做訊號強度的量測,並且以RSSI的訊號強度來判定有效rank數。

In the multi-input multi-output (MIMO) communication system, the system transmission rate or the system communication capacity at every signal to noise ratio is propotional to the rank of the transmitter and receiver antennas.
In this paper we perform some trial measurements and study the effects of various communication environments on the system MIMO rank; it utilizes the ZigBee-built system to measure the receiver signal strength and trough the resulting RSSI levels to estimate the effective system MIMO rank. The various communication environments studied are formed by intergrating the following system parameters such as the physical mumber of MIMO antennas, the number of floors the transmission path flows, whether the transmission path is clear or blocked and are there an isolations set up between transmitting antennas and how the isolations are arranged etc.


目錄
圖目錄....................................................VI
表目錄...................................................XIV
第一章 緒論.............................................1
1.1 下行MIMO架構及資料處理之介紹.....................1
1.2 碼字及層映射之介紹...............................3
1.3 MIMO之事先編碼之介紹.............................8
1.4 MIMO通信量.......................................2
1.5 章節介紹........................................13
第二章 量測之方法......................................14
第三章 量測流程圖及Rank之判斷..........................21
第四章 2-Antenna 量測結果..............................23
4.1 情境介紹........................................23
4.2 2-Antenna之MIMO Rank 量測結果...................25
4.2.1. 隔板有無之差異 轉角_58M_7.5F....................25
4.2.2. 樓層之差異 轉角_58M_7.5F V.S. 6.5F_無隔板.......39
4.3 結論............................................42
第五章 4-Antenna 量測結果..............................43
5.1 情境介紹........................................43
5.2 4-Antenna之MIMO Rank量測........................45
5.3 結論............................................73
第六章 8-Antenna量測結果...............................75
6.1 情境介紹........................................75
6.2 8-Antenna 之MIMO Rank 量測......................76
6.3 結論............................................88
第七章 4-Antenna室內室外量測結果.......................89
7.1 情境介紹........................................89
7.2 4-Antenna之MIMO Rank 量測-室外..................91
7.3 4-Antenna之MIMO Rank 量測-室內.................111
7.4 結論...........................................123
第八章 結論與未來展望.................................125
參考文獻 ...............................................126


圖目錄
圖1下行 MIMO 架構..........................................1
圖2 MIMO傳送鏈顯示碼字及層.................................3
圖3MMSE-SIC接收器..........................................6
圖4 MIMO四層中碼字與層級映射...............................6
圖5 MIMO預編碼指數的回授...................................9
圖6 7.5F&6.5F&5.5F_TX_無隔板..............................15
圖7 5F_RX_無隔板..........................................15
圖8 7.5F&6.5F&5.5F_TX_有隔板..............................15
圖9 5F_RX_有隔板..........................................15
圖10 6.5F&6.5F_TX_直線排列_無隔板.........................16
圖11 6.5F&6.5F_TX_直線排列_有隔板.........................16
圖12 6.5F&6.5F_TX_正方形排列_無隔板.......................16
圖13 6.5F&6.5F_TX_正方形排列_有隔板.......................16
圖14 6.5F&6.5F_TX_上下排列_無隔板.........................16
圖15 6.5F&6.5F_TX_上下排列_有隔板.........................16
圖16 6.5F&6.5F_RX_直線排列_無隔板.........................17
圖17 6.5F&6.5F_RX_直線排列_有隔板.........................17
圖18 6.5F&6.5F_TX_上下排列_無隔板.........................17
圖19 6.5F&6.5F_TX_上下排列_有隔板.........................17
圖20 6.5F&6.5F_RX_上下排列_無隔板.........................17
圖21 6.5F&6.5F_RX_上下排列_有隔板.........................17
圖22 3F_TX_直線排列_無隔板................................18
圖23 3F_TX_直線排列_有隔板................................18
圖24 3F_TX_正方形排列_無隔板..............................18
圖25 3F_TX_正方形排列_有隔板..............................18
圖26 5F_RX_直線排列_無隔板................................18
圖27 5F_RX_直線排列_有隔板................................18
圖28 5F_RX_正方形排列_無隔板..............................19
圖29 5F_RX_正方形排列_有隔板..............................19
圖30直線傳輸_RX_室外......................................19
圖31 直線傳輸_TX_室外.....................................19
圖32直線傳輸_RX_室內......................................19
圖33直線傳輸_TX_室內......................................19
圖34 3F_TX_直線排列_無隔板................................20
圖35 3F_TX_直線排列_有隔板................................20
圖36 3F_TX_正方形排列_無隔板..............................20
圖37 3F_TX_正方形排列_有隔板..............................20
圖38 5F_RX_直線排列_無隔板................................20
圖39 5F_RX_直線排列_有隔板................................20
圖40 5F_RX_正方形排列_無隔板..............................20
圖41 5F_RX_正方形排列_有隔板..............................20
圖42 MIMO RANK之測試流程..................................22
圖43量測情境示意圖-5F.....................................23
圖44量測情境示意圖-2F.....................................23
圖45 轉角_58M_7.5F_無隔板.................................25
圖46轉角_58M_7.5F_有隔板..................................25
圖47轉角_58M_6.5F_無隔板..................................27
圖48轉角_58M_6.5F_有隔板..................................27
圖49轉角_58M_5.5F_無隔板..................................29
圖50轉角_58M_5.5F_有隔板..................................29
圖51轉角_41.5M_4.5F_無隔板................................31
圖52轉角_41.5M_4.5F_有隔板................................31
圖53轉角_31.5M_4.5F_無隔板................................33
圖54轉角_31.5M_4.5F_有隔板................................33
圖55 轉角_31.5M_3.5F_無隔板...............................35
圖56 轉角_31.5M_3.5F_有隔板...............................35
圖57轉角_48M_2F_無隔板....................................37
圖58轉角_48M_2F_有隔板....................................37
圖59量測情境示意圖-5F_1...................................43
圖60量測情境示意圖-5F_2...................................43
圖61轉角_58M_6.5F_直線排列_無隔板.........................45
圖62轉角_58M_6.5F_直線排列_有隔板.........................45
圖63轉角_58M_5.5F_直線排列_無隔板.........................47
圖64轉角_58M_5.5F_直線排列_有隔板.........................47
圖65轉角_58M_6.5F_正方形排列_無隔板.......................49
圖66轉角_58M_6.5F_正方形排列_有隔板.......................49
圖67轉角_58M_5.5F_正方形排列_無隔板.......................51
圖68轉角_58M_5.5F_正方形排列_有隔板.......................51
圖69轉角_58M_6.5F_上下排列_無隔板.........................53
圖70轉角_58M_6.5F_上下排列_有隔板.........................53
圖71轉角_58M_5.5F_上下排列_有隔板.........................55
圖72轉角_58M_5.5F_上下排列_有隔板.........................55
圖73 3F_正下方_直線50CM排列_無隔板........................57
圖74 3F_正下方_直線50CM排列_有隔板........................57
圖75正下方_正方形50CM排列_無隔板..........................59
圖76正下方_正方形50CM排列_有隔板..........................59
圖77 35M_直線50CM排列_無隔板..............................61
圖78 35M_直線50CM排列_無隔板..............................61
圖79 35M_正方形50CM排列_無隔板............................63
圖80 35M_正方形50CM排列_有隔板............................63
圖81 3F_正下方_直線排列50CM_無隔板........................65
圖82 3F_正下方_直線排列50CM_有隔板........................65
圖83正下方_正方形排列50CM_無隔板..........................67
圖84正下方_正方形排列50CM_無隔板..........................67
圖85 3F_35M_直線排列50CM_無隔板...........................69
圖86 3F_35M_直線排列50CM_有隔板...........................69
圖87 35M_正方形排列50CM_無隔板............................71
圖88 35M_正方形排列50CM_有隔板............................71
圖89 8X8量測情境示意圖....................................75
圖90 60M_直線排列50CM_無隔板..............................76
圖91 60M_直線排列50CM_有隔板..............................76
圖92 3F_60M正方形排列40CM_無隔板..........................79
圖93 3F_60M正方形排列40CM_有隔板..........................79
圖94 3F_60M _直線排列50CM_無隔板..........................82
圖95 3F_60M _直線排列50CM_有隔板..........................82
圖96 3F_60M正方形排列40CM_無隔板..........................85
圖97 3F_60M正方形排列40CM_有隔板..........................85
圖98 4X4室外量測情境示意圖................................89
圖99 4X4室內量測情境示意圖................................90
圖100 10M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.......................91
圖101 10M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.......................91
圖102 20M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.......................93
圖103 20M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.......................93
圖104 30M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.......................95
圖105 30M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.......................95
圖106 40M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.......................97
圖107 40M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.......................97
圖108 50M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.......................99
圖 109 50M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外......................99
圖 110 60M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.....................101
圖 111 60M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.....................101
圖 112 70M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.....................103
圖 113 70M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.....................103
圖 114 80M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.....................105
圖 115 80M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.....................105
圖 116 90M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外.....................107
圖 117 90M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外.....................107
圖 118 100M_直線傳輸 50CM_無隔板_室外....................109
圖 119 100M_直線傳輸 50CM_有隔板_室外....................109
圖 120 10M_直線傳輸 50CM_無隔板_室內.....................111
圖 121 10M_直線傳輸 50CM_有隔板_室內.....................111
圖 122 20M_直線傳輸 50CM_無隔板_室內.....................113
圖 123 20M_直線傳輸 50CM_有隔板_室內.....................113
圖 124 30M_直線傳輸 50CM_無隔板_室內.....................115
圖 125 30M_直線傳輸 50CM_有隔板_室內.....................115
圖 126 40M_直線傳輸 50CM_無隔板_室內.....................117
圖 127 40M_直線傳輸 50CM_有隔板_室內.....................117
圖 128 50M_直線傳輸 50CM_無隔板_室內.....................119
圖 129 50M_直線傳輸 50CM_有隔板_室內.....................119
圖 130 60M_直線傳輸 50CM_無隔板_室內.....................121
圖 131 60M_直線傳輸 50CM_有隔板_室內.....................121

表目錄
表 1CODEBOOK FOR TRANSMISSION ON ANTENNA PORTS P=0,1,2,3..11
表 2 2X2之量測情境列表....................................14
表 3 4X4傳輸情境列表......................................15
表 4 8X8量測情境列表......................................19
表 5 2X2測量情境列表......................................24
表 6 5轉角58M_7.5F之量測數據..............................26
表 7 轉角58M_7.5F之數據整理...............................26
表 8轉角58M_6.5F之量測數據................................28
表 9轉角58M_6.5F之數據整理................................28
表 10轉角58M_5.5F之量測數據...............................30
表 11轉角58M_5.5F之數據整理...............................30
表 12轉角41.5M_4.5F之量測數據.............................32
表 13轉角58M_5.5F之數據整理...............................32
表 14轉角31.5M_4.5F之量測數據.............................34
表 15轉角31.5M_4.5F之數據整理.............................34
表 16轉角31.5M_3.5F之量測數據.............................36
表 17轉角31.5M_3.5F之數據整理.............................36
表 18轉角48M_2F之量測數據.................................38
表 19轉角48M_2F之數據整理.................................38
表 20轉角58M_7.5F&6.5F_無隔板之量測數據比較...............39
表 21轉角58M_7.5F&6.5F_無隔板之數據整理...................39
表 22轉角58M_7.5F&6.5F_有隔板之量測數據比較...............39
表 23轉角58M_7.5F&6.5F_有隔板之數據整理...................39
表 24轉角58M_6.5F&5.5F_無隔板之量測數據比較...............40
表 25轉角58M_6.5F&5.5F_無隔板之數據整理...................40
表 26轉角58M_6.5F&5.5F_有隔板之量測數據比較...............40
表 27轉角58M_6.5F&5.5F_有隔板之數據整理...................40
表 28轉角31.5M_4.5F&3.5F_無隔板之量測數據比較.............41
表 29轉角31.5M_4.5F&3.5F_無隔板之數據整理.................41
表 30轉角31.5M_4.5F&3.5F_有隔板之量測數據比較.............41
表 31轉角31.5M_4.5F&3.5F_有隔板之數據整理.................41
表 32 2X2量測結果平均差值.................................42
表 33 4X4_MIMO量測情境表..................................44
表 34 轉角58M_6.5F_直線排列之量測數據比較.................46
表 35轉角58M_6.5F_直線排列之數據整理......................46
表 36轉角58M_5.5F_直線排列之量測數據比較..................48
表 37轉角58M_5.5F_直線排列之數據整理......................48
表 38轉角58M_6.5F_正方形排列之量測數據比較................50
表 39轉角58M_6.5F_正方形排列之數據整理....................50
表 40轉角58M_5.5F_正方形排列之量測數據比較................52
表 41轉角58M_5.5F_直線排列之數據整理......................52
表 42轉角58M_6.5F_上下排列之量測數據比較..................54
表 43轉角58M_6.5F_上下排列之數據整理......................54
表 44轉角58M_6.5F_上下排列之量測數據比較..................56
表 45轉角58M_5.5F_上下排列之數據整理......................56
表 46 TX_3F正下方_直線排列_RX_5F_直線排列之量測數據比較...58
表 47 TX_3F正下方_直線排列_RX_5F_直線排列之數據整理.......58
表 48 TX_3F正下方_正方形排列_RX_5F_直線排列之量測數據比較.60
表 49 TX_3F正下方_正方形排列_RX_5F_直線排列之數據整理.....60
表 50 TX_3F_35M_直線排列_RX_5F_直線排列之量測數據比較.....62
表 51 TX_3F35M_直線排列_RX_5F_直線排列之數據整理.........62
表 52 TX_3F_35M_正方形排列_RX_5F_直線排列之量測數據比較...64
表 53 TX_3F_35M_正方形排列_RX_5F_直線排列之數據整理.......64
表 54 TX_3F_正下方_直線排列_RX_5F_正方形排列之量測數據比較66
表 55 TX_3F_正下方_直線排列_RX_5F_正方形排列之數據整理....66
表 56 TX_3F_正下方_正方形排列_RX_5F_正方形排列之量測數據比68
表 57 TX_3F_正下方_正方形排列_RX_5F_正方形排列之數據整理..68
表 58 TX_3F_35M_直線排列_RX_5F_正方形排列之量測數據比較...70
表 59 TX_3F_35M_直線排列_RX_5F_正方形排列之數據整理.......70
表 60 TX_3F_35M_正方形排列_RX_5F_正方形排列之量測數據比較.72
表 61 TX_3F_35M_正方形排列_RX_5F_正方形排列之數據整理.....72
表 62 4X4之量測結果RANK表.................................73
表 63 8X8之測量情境列表...................................75
表 64 TX_3F_60M_直線排列_RX_5F_直線排列之量測數據比較.....77
表 65 TX_3F_60M_直線排列_RX_5F_直線排列之數據整理.........78
表 66 TX_3F_60M_正方形排列_RX_5F_直線排列之量測數據比較...80
表 67 TX_3F_60M_正方形排列_RX_5F_直線排列之數據整理.......81
表 68 TX_3F_60M_直線排列_RX_5F_正方形排列之量測數據比較...83
表 69 TX_3F_60M_直線排列_RX_5F_正方形排列之數據整理.......84
表 70 TX_3F_60M_正方形排列_RX_5F_正方形排列之量測數據比較.86
表 71 TX_3F_60M_正方形排列_RX_5F_正方形排列之數據整理.....87
表 72 8X8之量測結果RANK表.................................88



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