在行動通訊系統中，分碼多重接取(CDMA)系統經過展頻
後，頻寬會變得相當大，若訊號頻寬大於通道的同調頻
寬，多重路徑延遲效應會造成訊號的失真。多載波分碼多
重接取系統(Multi-carrier code Division Multiple
Access，MC-CDMA)將寬頻訊號分成多個窄頻訊號傳送，依
據通道環境來選擇適當的載波數，讓訊號頻寬小於通道的
同調頻寬，即可克服多重路徑問題。
多載波分碼多重接取系統對頻率偏差(frequency
offset)很敏感。頻率偏差所發生的原因很多，可能是都
卜勒頻率飄移、或是傳送端與接收端的本地震盪頻率不匹
配，….等造成的。頻率偏差使得載波之間失去原有的正
交性，造成載波之間相互干擾(intercarrier
interference，ICI)，其他載波的干擾訊號讓通道參數無
法估測正確，需預先估測出通道參數的組合性偵測方式也
因頻率偏差效應而效能降低。
在本論文中，提出頻率偏差更正的方法，利用連續兩個接
收訊號之間的關聯性，估測出頻率偏差值並補償之。分析
比較此方法在不同環境下的表現，並以電腦模擬來驗證此
方法的有效性。

In mobile radio systems, the bandwidth of spread
spectrum signals for CDMA system is very wide. If
the bandwidth exceeds the coherence bandwidth of
the channel, the signal is seriously distorted by
the multiple propagation paths. The available
bandwidth is divided into a lot of small parts in
Multi-carrier-CDMA system. Selecting the number
of subcarriers according to the environment of
channel will make the bandwidth of spread
spectrum signals smaller than the coherence
bandwidth of channel. And then the system can
overcome the question of multiple propagation
paths.
The performance of Multi-carrier CDMA system
is sensitive to frequency offset. Frequency
offset results from Doppler shift due to mobile
movement, as well as from a mismatch between the
carrier frequency of local oscillators at the
transmitter and receiver. Consequently, the
subcarriers’ orthogonality are lost, causing
Inter-carrier Interference (ICI). The
interference of other subcarriers will make the
error of estimated channel coefficients. Effect
of frequency offset will lower the performance of
the combing detector that needing channel
estimated.
In this thesis, we propose a method to
correct the frequency offset. Using the relation
of two continuous received signals to estimate
the frequency and compensate it. We will analysis
and compare this method in different condition.
Simulation results will demonstrate the
performance of this proposed method.

目錄 頁次
感謝詞……..…………………………………………………………i
中文摘要………………………………………………………………ii
英文摘要……………………………………………………………… iii
目錄…….…………………………………………………………….iv
圖表目錄….…………………………………………………………. vii

第一章 緒言…………………………………………………………. 1
1.1 文獻探討……………………………………………………. 1
1.2 研究動機……………………………………………………. 2

第二章 無線通道的特性分析………………………………………. 5
2.1 無線通道的傳輸現象………………………………………… 5
2.2 無線通道的參數定義………………………………………… 6
2.3 時間延遲擴展效應和都卜勒擴展效應………………………7
2.3.1 頻率非選擇性衰減(Frequency Nonselective Fading)…… 7
2.3.2 頻率選擇性衰減(Frequency Selective Fading)…………... 8
2.3.3 快速衰減(Fast Fading)…………………..………………. 9
2.3.4 緩慢衰減(Slow Fading)…………………………………… 9
2.4 無線通道模型的特性分析……………………………………10
2.4.1 高斯馬可夫模型分析……………………………………. 10
2.4.2 廣義靜態非相關性散射通道模型分析………………… 11
2.5 電腦模擬與分析………………………………………………15

第三章 多載波分碼多重接取系統不同偵測方式在不同通道下
之表現………………………………………………………. 27
3.1 分碼多重接取技術和多載波分碼多重接取技術的比較……27
3.1.1 分碼多重接取技術的原理………………………………. 27
3.1.2 多載波分碼多重接取技術的原理………………………. 28
3.1.3 多載波分碼多重接取系統載波數的選擇………………. 29
3.2 多載波分碼多重接取系統模型……………………………… 31
3.3 多載波分碼多重接取技術的偵測方式………………………33
3.3.1 最大比例組合(Maximum Ratio Combining，MRC)偵測
方式………………………………………………………. 34
3.3.2 相等增益組合(Equal Gain Combining，EGC)偵測方式…….
……………………………………………………………. 35
3.3.3 回覆正交(Orthogonal Restoring Combining，ORC)偵測
方式………………………………………………………. 36
3.4 通道估測………………………………………………………37
3.5 電腦模擬和分析..……………………………………………38

第四章 多載波分碼多重接取系統之頻率偏差效應的探討與理論
分析…………………………………………………………. 53
4.1 頻率偏差效應………………………………………………… 53
4.2頻率偏差對多載波分碼多重接取系統的影響……………… 53
4.2.1 加入頻率偏差之訊號模式………………………………. 53
4.2.2 頻率偏差對組合性偵測方式之影響……………………. 55
4.3適應性偵測方式抑制頻率偏差效應………………………… 56
4.4解相關(Decorrelation)偵測方式抑制頻率偏差效應………… 59
4.5電腦模擬和分析……………………………………………… 61

第五章 頻率偏差更正之改進方法…………………………………. 75
5.1雙位元更正頻率偏差方式之概念…………………………… 75
5.2雙位元更正頻率偏差方式應用於單一使用者在無衰減通道
下的表現……………………………………………………… 77
5.3雙位元更正頻率偏差方式應用於多重使用者在無衰減通道
下的表現………………………………………………………78
5.4雙位元更正頻率偏差方式應用於衰減通道的表現…………81
5.5電腦模擬和分析………………………………………………84

第六章 討論與建議…………………………………………………. 99

參考文獻………………………………………………………………101

縮寫表…………………………………………………………………105


圖表目錄 頁次

圖2.1: 多重路徑時變離散時間脈衝響應通道模型………………… 18
圖2.2: 都卜勒飄移說明圖……………………………………………18
圖2.3: 與 之關係圖…………………………………… 19
圖2.4: 與 之關係圖…………………………………… 19
圖2.5: 平緩衰減通道的特性圖………………………………………20
圖2.6: 頻率選擇性衰減通道的特性圖………………………………20
圖2.7: 分別以(a)訊號週期大小及(b)訊號頻寬大小
來說明衰減的種類………………………………………….. 21
圖2.8: 高斯馬可夫模型之同調時間( 、 )…... 22
圖2.9: 高斯馬可夫模型之都卜勒擴展( 、 )…22
圖2.10:高斯馬可夫模型之都卜勒擴展
( 、 、 )………. 23
圖2.11: WSSUS通道之多重路徑時間延遲和都卜勒頻率飄移
分佈圖……………………………………………………….. 23
圖2.12: WSSUS通道之多重路徑在時間延遲和都卜勒頻率飄
移的功率分佈圖…………………………………………….. 24
圖2.13: WSSUS通道之多重路徑效應的延遲擴展………………… 24
圖2.14: WSSUS通道之同調頻寬( 、 )………. 25
圖2.15: WSSUS通道之同調時間( 、 )………. 25
圖2.16:WSSUS通道之都卜勒擴展( 、 )……. 26
圖2.17:WSSUS通道之都卜勒擴展
( 、 、 )…………………….. 26
圖3.1: 耙式接收器…………………………………………………… 44
圖3.2: 多載波分碼多重接取系統的傳送端………………………… 44
圖3.3: (a)分碼多重接取系統之功率頻譜圖………………………… 45
圖3.3: (b)多載波分碼多重接取系統之功率頻譜圖………………… 45
圖3.4: MC-CDMA之系統模型………………………………………45
圖3.5: (a)傳送端之方塊………………………………………………46
圖3.5: (b)接收端之方塊圖……………………………………………46
圖3.6：Rayleigh通道與 WSSUS通道頻率響應之比較圖
(M=32) ………………………………………………………. 47
圖3.7：WSSUS通道，LSM通道估測，載波數目與輸出SINR
之關係圖(K=1，SNR=15) ………………………………….. 47
圖3.8：WSSUS通道，LMS通道估測，使用者SNR與錯誤率
之關係圖(M=4<10，K=1) ………………………………….. 48
圖3.9：WSSUS通道，LMS通道估測，使用者SNR與錯誤率
之關係圖(M=32>10，K=1) ………………………………… 48
圖3.10：Rayleigh通道，已知通道參數值，使用者SNR與錯
誤率之關係圖 (M=32，K=16) …………………………… 49
圖3.11：Rayleigh通道、已知通道參數值，使用者數目與錯誤
率之關係圖(M=32，SNR=10) ……………………………. 49
圖3.12：Rayleigh通道，LMS與RLS通道估測，使用者SNR
與錯誤率之關係圖 (M=32，K=16) ……………………… 50
圖3.13：Rayleigh通道、包含都卜勒效應，LMS通道估測，
使用者SNR與錯誤率之關係圖 (M=32，K=16) ……….. 50
圖3.14：Rayleigh通道、包含都卜勒效應， RLS通道估測，
使用者SNR與錯誤率之關係圖 (M=32，K=16) ……….. 51
圖3.15：WSSUS通道，LMS與RLS通道估測，使用者SNR
與錯誤率之關係圖(M=32，K=16) ……………………….. 51
圖3.16：WSSUS通道， RLS通道估測，都卜勒頻率飄移與
錯誤率的關係圖(M=2K，SNR=10) ……………………… 52
圖4.1：接收端之解相關偵測方塊圖……………………………….. 68
圖4.2：Rayleigh通道，解相關偵測方式(無/加入旋轉矩陣)，
使用者SNR與錯誤率之關係圖(M=32，K=16) ………….. 68
圖4.3：Rayleigh通道，使用者個數與錯誤率之關係圖
(M=32，SNR=15) …………………………………………... 69
圖4.4：Rayleigh通道、包含都卜勒效應，LMS與RLS通道估
測，解相端偵測方式的使用者SNR與錯誤率之關係圖
(M=32，K=16) ……………………………………………… 69
圖4.5：改變頻率偏差 ， m-l與 之關係圖(M=32) ………….. 70
圖4.6：Rayleigh通道，固定通道估測值，(頻率偏差/總頻寬)
與錯誤率之關係圖(M=2K，SNR=15) …………………….. 71
圖4.7：Rayleigh通道，固定通道估測值，(頻率偏差/載波間距)
與錯誤率之關係圖(M=2K，SNR=15) …………………….. 71
圖4.8：Rayleigh通道，固定通道估測值，(頻率偏差/載波間距)
與錯誤率之關係圖(M=32，K=16，SNR=15) …………….. 72
圖4.9：Rayleigh通道，固定通道估測值，使用者SNR與錯誤
率之關係圖( =0.2，M=32，K=16) ………………………. 72
圖4.10：Rayleigh通道，LMS與RLS通道估測，(頻率偏差/載
波間距)與錯誤率之關係圖(M=32，K=16， SNR=15)….. 73
圖4.11：Rayleigh通道、LMS與RLS通道估測，使用者SNR
與錯誤率之關係圖 ( =0.2，M=32，K=16) …………….. 73
圖4.12：WSSUS通道，LMS與RLS通道估測，(頻率偏差/載
波間距)與錯誤率之關係圖(M=32，K=16，SNR=10)…… 74
圖4.13：WSSUS通道，LMS與RLS通道估測，使用者SNR
與錯誤率之關係圖( =0.2，M=32，K=16) ………………74
圖5.1：接收端之雙位元更正頻率偏差方塊圖…………………….. 91
圖5.2：頻率偏差估測方法1之步驟……………………………….. 91
圖5.3：頻率偏差估測方法2之步驟……………………………….. 92
圖5.4：Rayleigh通道，方法1、方法2，均方誤差 之
比較圖( =0.2，Tr=200，M=32，K=16，SNR=10) ……… 92
圖5.5：AWGN通道，stepsize 值對均方誤差 之影響
( =0.2，M=32，K=1，SNR=10) ………………………….. 93
圖5.6：AWGN通道，使用者SNR對均方誤差 之影響
( =0.2，M=32，K=1) ………………………………………93
圖5.7：AWGN通道，使用者數目對均方誤差 之影響
( =0.2，M=32，SNR=10) …………………………………. 94
圖5.8：Rayleigh通道，LMS通道估測，使用者數目對均方誤
差 之影響( =0.2，Tr=200，M=32，SNR=10)………94
圖5.9：Rayleigh通道，LMS通道估測，訓練序列個數對均方
誤差 之影響( =0.2，M=32，K=16，SNR=10)…... 95
圖5.10：Rayleigh通道，RLS通道估測，訓練序列個數對均方
誤差 之影響( =0.2，M=32，K=16，SNR=10)……95
圖5.11：Rayleigh通道，LMS與RLS通道估測，訓練序列個數
與錯誤率之關係圖( =0.2，M=32，K=16，SNR=10)…... 96
圖5.12：Rayleigh通道，LMS通道估測，不同偵測方式對均方
誤差 之影響
( =0.2，Tr=200，M=32，K=16，SNR=10)……………... 96
圖5.13：Rayleigh通道，EGC偵測方式， 與錯誤率之關係圖
(Tr=200，M=32，K=16，SNR=10)……………………….97
圖5.14：Rayleigh通道，ORC偵測方式， 與錯誤率之關係圖
(Tr=200，M=32，K=16，SNR=10)……………………….97
圖5.15：Rayleigh通道，ORC偵測方式， 與錯誤率之關係圖
(Tr=500，M=32，K=16，SNR=10)………………………. 98

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