功率控制一直是在直接序列分碼多工存取處理(DS-CDMA)微細胞無線網路系統中一個很重要的課題。在有頻道衰減與干擾的環境中，良好的通訊品質與較佳的系統容量將很難被維持，除非有適當的功率控制機制。而在以往的研究中，並沒有一個好的方法來對付在閉迴路功率控制中迴路延遲(Round-Trip Delay)與不確定性的干擾與雜訊的問題。
在本篇的研究中，我們將提出一個強健式的史密斯預測式濾波器(Smith Prediction Filter)來克服迴路延遲的問題，並且從最大值極小化(MiniMax)的觀點有效地壓抑不確定性的干擾與雜訊以達到強健的訊號對干擾雜訊比(Signal-to-interference-plus-noise ratio; SINR)之追蹤。其間我們將利用基因法則(Genetic Algorithm)建構一個固定階數的史密斯預測式濾波器以達到最大值極小化功率控制的效能。

最後一些模擬的結果會證實本篇研究所提之方法能達到良好的效能。

本篇的內容大可分為六大章節，分述如下：

第一章：簡介

傳輸功率控制機制已經被提出以調節通道衰減、多重存取干擾(MAI)以及同頻干擾(CCI)的影響，來提供在微細胞無線網路系統中較高的鏈結品質與較大的容量。而其主要的精神在於調節每一個對基地台的鏈結的傳輸功率以使在接收端的干擾在維持充份的傳輸品質條件下降至最小。

在閉迴路的功率控制中，其接收端的訊號對干擾雜訊比(SINR)必須被適當地控制以維持一定的錯誤率(BER)。然而閉迴路的功率控制有兩個主要的缺點：一為迴路延遲，另一為回傳通路之錯誤皆會降低系統的效能。在控制系統的設計中，迴路延遲可被一預測式的濾波器所補償。基於史密斯預測式濾波器原理，功率控制迴路可被發展成不受迴路延遲影響的閉迴路系統。在此情況下，要達到一定的目標訊號對干擾雜訊比(SINR)變得更容易。而為了減輕迴路中不確定性的多重存取干擾(MAI)、同頻干擾(CCI)及雜訊的影響，最大值極小化的史密斯預測式濾波器將被用於功率控制的設計中。

第二章：功率控制迴路描述

這章主要在於功率控制迴路的模型的描述，及其模型中各種參數之定義。

第三章：利用史密斯預測式濾波器之強健式功率控制

這章主要是利用第二章所建立的功率控制模型予以簡化，並在功率控制迴路中加入史密斯預測式濾波器以補償閉迴路中的迴路延遲。在維持系統穩定下，功率控制迴路的設計可分為兩大步驟：

1. 功率控制系統的穩態追蹤

2. 最大值極小化的訊號對干擾雜訊比(SINR)追蹤設計

然而，在第二步驟後可以發現要找出一個功率控制問題中最佳化的解析解並不容易，因此我們將利用基因法則來解決上述的問題。

第四章：利用基因法則之功率控制設計

本章將介紹基因法則之原理及如何利用因基法則來解決功率控制迴路設計的問題。利用基因法則的運作方式及流程將在本章中討論，最後基因法則將被利用來求固定階數的功率控制問題的最佳解。

第五章：模擬分析

首先，基因法則將被利用來求解第三章所導出的功率控制問題，由基因法則將可解出一組符合最大值極小化的解，並利用這組解套入接下來的模擬的功率控制問題中。

第六章：結論

在本篇的研究中，史密斯預測式濾波器被提出用以補償功率控制迴路中的迴路延遲，以使更容易達到強健的功率控制。在穩態時可達到均值的目標訊號干擾雜訊比的近似追蹤能力。同時，在有不確定的干擾及雜訊下，針對強健式功率控制問題可得到最佳化的設計。最後基因法則可以有效率地被用來求最佳化功率控制問題的解。而模擬的結果顯示史密斯預測式濾波器可以有效地補償迴路延遲並保證在其在有不確定的干擾及雜訊下的追蹤能力以增加通訊的鍊結品質及系統容量。

Power control is an important issue in a direct sequence code division multiple access (DS-CDMA) cellular mobile radio system. Higher communication link quality and better system capacity can not be achieved under fading and interference unless an appropriate power control mechanism is employed. In previous research, there is not a good way to treat the round-trip delay and the uncertainties of interferences and noises in the closed-loop power control problem.
In this thesis, a robust Smith prediction filter is proposed to efficiently overcome the round-trip delay problem and override the effect of uncertainties of interferences and noises to achieve a robust signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) tracking from the minimax perspective. A fixed-order smith prediction filter is constructed to achieve this minimax power control performance via genetic algorithm. Finally several simulation results are given to confirm the performance of the

proposed method.

1.W. C. Y. Lee, "Overview of cellular CDMA,"IEEE Trans. Veh. Technol., 40, no. 2, pp. 291-302, May 1991.
2.K. S. Gilbousen, I. M. Jacobs, R. Padovani, A. J. Viterbi, L. A. Weaver and C. E. Wheatley, "On the capacity of cellular CDMA systems,"IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 40, no. 2, pp. 303-312, May 1991.
3.R. L. Pickholt, L. B. Milstein, and D.L. Schilling, "Spread spectrum for mobile communication,"IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 40, no. 2, pp. 313-323, May 1991.
(詳細參考文獻請參照論文 Bibliography 章節)