直接序列分碼多工超寬頻系統可容忍通道估測誤差的多用戶檢測技術

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研究生：	陳世昌 Shih-Chang, Chen
論文名稱：	直接序列分碼多工超寬頻系統可容忍通道估測誤差的多用戶檢測技術 Channel Estimation Error Tolerable Multiuser Detection for DS-CDMA UWB Systems
指導教授：	黃建華 Chien-Hwa Hwang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 通訊工程研究所 Communications Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	62
中文關鍵詞：	超寬頻系統、多用戶檢測
相關次數：	點閱：3 下載：0
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Ultra-wideband (UWB) 這項技術有著多方面且重要的應用，如地面穿透性雷達、影像處理、軍用通訊 ...等。在聯邦通訊委員會 (FCC) 立法通過 UWB 得以商業化使用之後，UWB 於是成為了眾所注目的傳輸技術，特別是高速資料傳輸方面的應用。直接序列分碼多工超寬頻系統 (DS-CDMA UWB) 是實現超寬頻傳輸的其中一種技術，主要是由摩托羅拉 (Motorola) 、飛思卡爾 (Freescale) ...等所主導。

在論文的一開始，我們會概略說明有關於 DS-CDMA UWB 的相關規格及 UWB 通道模型、UWB 系統模型。接著我們將使用常見的適應性濾波器 Least Mean Square (LMS) 、Recursive Least Square (RLS) 等演算法來估測 UWB 系統中稠密的多路徑通道，最後再使用多用戶檢測技術來減緩 MAI 對系統效能所造成的影響。令接收端
系統模型如下列所示：

r = CHb + u = Fb + u

其中，r 表示接收到的資料；F 為觀察矩陣，表示展頻碼矩陣 C 與多路徑矩陣 H 所合成的矩陣；b 表示傳送的數據；u 表示白色高斯雜訊。

在傳統估測傳送數據的方法中：Minimum Mean Square Error (MMSE)、Least Square (LS) ，觀察矩陣 F 是被假設成完美且已知。不過由於 UWB 系統稠密的多路徑通道特性，接收端往往只能以有限的 tap 數目估測到概略的通道路徑，造成多路徑矩陣 H 會有誤差值存在，進而使得觀察矩陣 F 並非完美。因此，我們將提供能容許觀察矩陣 F 有誤差的情形下，估測傳送數據的方法： Total Least Square (TLS) 、Bounded Data Uncertainties (BDU)。

在論文最後，我們將顯示利用電腦模擬 MMSE、LS、TLS、BDU 等估測方法所得到的模擬結果，從模擬結果中比較各個估測方法的效能，即可以看出 BDU 在所有估測法中，擁有最優益的系統效能。

目錄
中文摘要    I
英文摘要    III
致謝    IV
目錄    V
圖目錄    VII
表目錄    IX


第一章  導論    1
1.1  Ultra-Wideband (UWB) 簡介    1
1.2  DS-CDMA UWB    3

1.2.1  DS-CDMA    3

1.2.2  DS-CDMA UWB 傳輸規格    4
1.3  研究動機    6
第二章  超寬頻直接序列展頻系統模型    7
2.1  UWB 通道模型    7
2.1.1  UWB S-V 通道模型    7
2.1.2  UWB 通道時變分析    12
2.2  UWB 系統模型    14
第三章  通道估測    19
3.1  適應性濾波器    22
3.1.1  LMS演算法    24
3.1.2  RLS演算法    26
第四章  DS-CDMA UWB多用戶偵測    29
4.1  理想化觀察矩陣    32
4.1.1  RAKE 接收機    32
4.1.2  MMSE 檢測器    34
4.1.3  LS檢測器    36
4.2  非理想化觀察矩陣    37
4.2.1  TLS檢測器    38
4.2.2  BDU檢測器    42
4.3  模擬結果    52
4.3.1  通道估測    53
4.3.2  數據檢測    53
第五章  結論    60

參考文獻    61


圖目錄
圖1.1  二次微分的高斯脈波    2
圖2.1  UWB 通道響應    10
圖2.2  阻礙物與傳送接收器之間的相對位置關係圖    12
圖2.3  阻礙物所在位置對應之通道響應    13
圖2.4  通道變化量及通道總能量    14
圖2.5  單周期脈波    15
圖3.1  系統認證架構圖    23
圖3.2  LMS 演算法方塊圖    26
圖3.3  RLS 演算法方塊圖    27
圖3.4  RLS 演算法訊號連貫圖解    27
圖4.1  LS 幾何圖案說明    39
圖4.2  TLS 幾何圖案說明    41
圖4.3  TLS 幾何圖案說明    41
圖4.4  min-max準則的簡單圖解    44
圖4.5  min-max準則的幾何圖形架構    46
圖4.6  min-max準則的幾何圖形架構    47
圖4.7  η大小限制的幾何圖形解釋    47
圖4.8  UWB 通道 CM 1    54
圖4.9   UWB 通道 CM 2    54
圖4.10  CM 1，單一用戶通道的誤差平方值    55
圖4.11  CM 2，單一用戶通道的誤差平方值    55
圖4.12  CM 1、展頻碼長度 Nc = 24 及 RLS 通道    56
圖4.13  CM 1、展頻碼長度 Nc = 24 及 LMS 通道    56
圖4.14  CM 1、展頻碼長度 Nc = 12 及 RLS 通道    57
圖4.15  CM 1、展頻碼長度 Nc = 12 及 LMS 通道    57
圖4.16  CM 2、展頻碼長度 Nc = 24 及 RLS 通道    58
圖4.17  CM 2、展頻碼長度 Nc = 24 及 LMS 通道    58
圖4.18  CM 2、展頻碼長度 Nc = 12 及 RLS 通道    59
圖4.19  CM 2、展頻碼長度 Nc = 12 及 LMS 通道    59


表目錄
表1.1  BPSK調變所容許的一些資料傳輸速率    4
表1.2  前文傳送序列的長度設計    5
表1.3  在 BPSK 調變之下，長度為24、12的展頻碼    5
表2.1  多路徑通道特性及相關模型參數實例    11
表3.1  適應性濾波器應用類型    23
表3.2  LMS 演算法摘要    25
表3.3  RLS 演算法摘要    28
表4.1  犛耙式接收機摘要    33
表4.2  MMSE 檢測器摘要    36
表4.3  LS 檢測器摘要    37
表4.4  TLS檢測器摘要    42
表4.5  BDU 檢測器摘要    51

                                

參考文獻
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[15] G. H. Golub and C. F. Van Loan, Matrix Computations. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press, 3rd ed., 1997.

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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