超寬頻系統由於其高速率的資料傳輸，低複雜度，低功率消耗等優點而吸引研究者與商業團體的爭相投入。DS-CDMA UWB(Direct-sequence code division multiple access Ultra wideband)系統是IEEE 802.15.3a 超寬頻系統標準的其中一項提案，經由DS-CDMA與超寬頻特性的結合，使得這個系統能夠利用直序展頻的方法架構出多重進接特性。就傳統的DS-CDMA系統而言，在多使用者環境下，設計偵測器的主要考量在於多重進接干擾(Multiple access interference; MAI)。在DS-CDMA UWB 系統中，由於傳輸所經之超寬頻通道特性，導致因為多重路徑效應所造成之符間干擾(Inter symbol interference; ISI)異常嚴重，且由於通道路徑延遲過長，會導致鄰近位元干擾(Neighbor symbol interference)。
在本論文中，利用訓練的方法取得通道效應對個別使用者展頻波形的影響，並利用區塊描述方法描述接收信號，將干擾簡單區分為多重進接干擾與鄰近位元干擾，並利用干擾消除法與PDA(Probabilistic data association)多用戶偵測器結合滑動視窗的方法將干擾逐一消除，以改善系統效能。在電腦模擬中，我們利用滑動視窗PDA多用戶偵測器與傳統多用戶偵測器於超寬頻環境下對個別偵測器效能比較，可以看到在超寬頻環境下之滑動視窗PDA多用戶偵測器有良好表現。

Ultra-Wideband technology has attracted interests of the researchers and commercial groups due to its advantage of high data rate, low complexity and low power consumption. The direct-sequence code division multiple access ultra wideband system (DS-CDMA UWB) is one of the proposal of IEEE 802.15.3a standard. By combing the power of both UWB and DS-CDMA techniques, the system could construct multiple access architecture using direct sequence method. In multi-user environment, the major problem of the receiver designing of conventional DS-CDMA system is multiple access interference(MAI). In DS-CDMA UWB system, the transmitted signal were interfered by inter-symbol interference(ISI) and neighbor symbol interference because of the multi-path channel characteristic.
In this thesis, we use the training method to get the spreading waveform influenced by multi-path. Based on the information of spreading waveform, we use the block method to reformulate the received signal. We can separate the interference into multiple access interference and neighbor symbol interference. With Combining the interference cancellation, probabilistic data association (PDA) filter and sliding window techniques, we could eliminate the interference. In the computer simulation section, we compare the detection performance of sliding window PDA detector with conventional detector, and the simulation result shows that the improved PDA detector has better performance than others.

目 錄 頁次
誌謝……………………………………………………………………….i
中文摘要…………………………………………………………………ii
英文摘要………………………………………………………………...iii
目錄……………………………………………………………………...iv
圖目錄…………………………………………………………………...vi
表目錄…………………………………………………………………...ix
第一章 序論……………………………………………1
1.1 UWB 的歷史背景簡介………………………….1
1.2 研究動機……………………………….......3
1.3 論文結構………………………….………...5
第二章 超寬頻多重進接系統......................6
2.1 直接序列展頻技術………...…………......6
2.2 傳送信號數學模型……………………..…….6
2.3 超寬頻通道模型………………………….......9
2.3.1 路徑損失模型.........................10
2.3.2 多重路徑模型.............................11
2.4 DS-CDMA UWB 多重進接系統模型..............12
2.5 多用戶偵測…...........……………..…….14
2.5.1 傳統多用戶偵測器………………………………….15
2.5.2 最佳多用戶偵測器……………………..…………...17
2.5.3 多重進接干擾和遠近效應問題…………………….18
第三章 適用於DS-CDMA系統之多用戶偵測器…………………….22
3.1 次佳多用戶偵測器………….………………………22
3.1.1 解相關多用戶偵測器……………………………….22
3.1.2 多時期偵測器…………………………………….....24
3.1.3 PDA多用戶偵測器………………………...………26
3.2 適用於多重路徑之多用戶偵測器…………….…31
3.3 電腦模擬分析與討論………….……….…...32
第四章 適用於超寬頻環境之改良式滑動視窗PDA多用戶偵測器.42
4.1 研究動機………………………..….42
4.2 超寬頻接收信號訓練與位元區塊描述.………...42
4.3 直接展開法…………...…….…….………..…47
4.4 滑動視窗PDA多用戶偵測器……………………..48
4.4.1 機率模型描述……………………..………..……….49
4.4.2 限制視窗方法……………………………………….50
4.5 電腦模擬分析與討論………………………………...55
第五章 結論與建議…………………..…………...…...69
參考文獻………………………………………………………......71








圖 目 錄 頁次
圖1.1 UWB在室內系統的功率頻譜限制範圍……………………..2
圖2.1 DS-CDMA UWB系統可供選定之雙頻帶………….....8
圖2.2 傳送訊號之基本波形，T=1/(1.313) ns， ，截止頻率為0.6565GHz............................................8
圖2.3 傳送基本波形之頻率響應，截止頻率為0.6565GHz.....9
圖2.4 DS-CDMA UWB系統傳送信號系統圖………………….….9
圖2.5 DS-CDMA UWB超寬頻多重進接系統方塊圖............14
圖2.6 傳統多用戶偵測器系統方塊圖..............17
圖2.7 使用者人數2時，固定SNR環境 ，使用者間相關性對錯誤機率關係圖.................................21
圖2.8 接收能量差異 對第一使用者之錯誤率影響。.......21
圖3.1 解相關性多用戶偵測器方塊圖......….…………….24
圖3.2 多時期偵測器方塊圖，第一時期偵測器為傳統偵測器，總時期數為二..…….............................25
圖3.3 PDA多用戶偵測器方塊圖…………….…....30
圖3.4 PDA多用戶偵測器演算法流程圖……………………...31
圖3.5 耙式接收機方塊圖…………………………..32
圖3.6 黃金碼產生器，由5個暫存器產生，碼長31……...33
圖3.7 使用者人數15，於等接收功率環境下，訊號雜訊比與位元錯誤率關係圖………………………..….………………35
圖3.8 使用者人數15，於遠近效應下第一個使用者與其餘使用者能量差 與第一位使用者之位元錯誤率關係圖………......36
圖3.9 使用者人數15，不同接收能量分佈下之訊號雜訊比與平均位元錯誤率關係圖
(a) 傳統多用戶偵測器………………………………………..38
(b) 解相關多用戶偵測器……………………………………..38
(c) 多時期偵測器…………...…………………………...39
(d) PDA多用戶偵測器……………………………………….39
圖3.10 固定 環境下，不同使用者人數對位元錯誤率關係圖…….…………………………………………………….41
圖4.1 偵測過程架構圖…………………………………43
圖4.2 使用者信號經多重路徑通道的影響，最上列為兩個使用者傳送之波形，中列為所通過之通道，下列為經通道後之接收波形………………………………………………44
圖4.3 訓練過程中的使用者位元區塊取法，左列為兩使用者經取樣後之接收波形，右列為經選取區塊後之圖形………………..46
圖4.4 離散接收信號經區塊描述之方法.…………..........46
圖4.5 限制視窗之運作方塊圖.................…….…52
圖4.6 滑動視窗PDA多用戶偵測器之運作方塊圖……...55
圖4.7 使用者人數10於等功率環境下訊號雜訊比對平均位元錯誤率之影...……………………………………………………….57
圖4.8 使用者人數10於不同距離下產生之能量差與位元錯誤率之比較……………………………………………...…………….58
圖4.9 使用者人數10於log-normal shadowing環境下訊號雜訊比對平均位元錯誤率之影響 ……..………….......…….…….….60
圖4.10 使用者人數10於log-normal shadowing環境下訊號雜訊比對第一位使用者之位元錯誤率之影響…………..…………......60
圖4.11 使用者人數10於log-normal shadowing環境下訊號雜訊比對第10位使用者之平均位元錯誤率之影響...…….……….......61
圖4.12 固定 下，使用者人數增加對位元錯誤率之影響….62
圖4.13 視線通道CM1之多重路徑干擾，10個使用者間之接 收功率經由良好控制，不同視窗長度與位元錯誤率之 比較圖…………………………………………………………65
圖4.14 視線通道CM1之多重路徑干擾，10個使用者間受log-normal shadowing 影響，不同視窗長度與位元錯誤率之比較圖對平均位元錯誤率之影響……...…….…………............................66
圖4.15 視線通道CM2之多重路徑干擾，10個使用者間受log-normal shadowing 影響，不同視窗長度與位元錯誤率之比較圖對平均位元錯誤率之影響……...…….………..…………………..66
圖4.16 使用者人數10，於經功率控制之CM1通道環境，經由不同之決策回授對位元錯誤率之影響……………...…………….68

表 目 錄 頁次
表2.1 超寬頻通道之參數列表..…………………………....12
表4.1 視線通道CM1之多重路徑干擾，10個使用者間之接收 功率經由良好控制，不同視窗長度與收斂機率比較表……..64
表4.2 視線通道CM1之多重路徑干擾，10個使用者間之接收功率呈log-normal 分佈，不同視窗長度與收斂機率比較表……..64
表4.3 視線通道CM2之多重路徑干擾，10個使用者間之接收功率呈log-normal 分佈，不同視窗長度與收斂機率比較表……..65

參考文獻

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