本論文主要探討一種應用於分碼多工(Code Division Multiple Access, CDMA) 多用
戶檢測的技術(Multi-User Detection Scheme), 本技術利用最小均方演算法(Least-Mean-
Square, LMS) 來取代去相關檢測器(Decorrelating Detector) ,在線性多用戶檢測器中的
線性檢測器需要計算反矩陣來消除多重存取干擾(Multiple Access Interference, MAI) ,尤
其當使用者人數很多時,反矩陣的計算量很大,根據Wiener 濾波器建構出去相關橫向濾波
器(Decorrelating Transversal Filter), 應用適應性LMS 至線性多用戶檢測器中,可以達
到減少檢測的計算量。本研究中先使用Matlab 與Modelsim 軟體進行訊號與電路模擬,之
後將FPGA 硬體實現的測量結果與模擬相互驗證。

In this thesis, we investigate the CDMA (Code Division Multiple Access) multi-
user detection scheme where the DD (Decorrelating Detector) is used to eliminate the
multiple access interference. The DD algorithm need to compute the inverse of the
matrix involves a great deal of computation, especially when the number of users is
large. A recursive method with the LMS (Least-Mean-Square) algorithm, namely the
decorrelating transversal filter, to detect users’ signals adaptively can reduce greatly
the computational complexity of a CDMA multi-user detector. In this thesis, we focus
on the hardware FPGA (Fdield Programmable Gate Array) implementation of the
decorrelating transversal filter. The functional system simulation of the decorrelating
transversal filter is carried out by using Matlab first. Then this filter is implemented
by the Xilinx FPGA and its system performance is also verified.

目錄
中文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
英文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
圖目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
表目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
第一章緒論1
1.1 研究動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 研究方法與步驟. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 論文架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
第二章多用戶線性檢測器及Wiener濾波器5
2.1 CDMA去相關檢測器(Decorrelating Detector, DD) . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Wiener濾波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 去相關橫向濾波器(Decorrelating Transversal Filter) . . . . . . . . . . . 13
第三章適應性最小均方演算法多用戶檢測器16
3.1 最陡坡降演算法(Steepest Descent Algorithm) . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 最小均方演算法(Least-Mean-Square Algorithm, LMS) . . . . . . . . . . 21
3.3 同步無多路徑通道下, 使用LMS 演算法於去相關橫向濾波器. . . . . . . . 23
3.4 同步無多路徑通道之適應性LMS 去相關橫向濾波器分析. . . . . . . . . . 26
第四章電路模擬與硬體實測35
4.1 適應性LMS 去相關橫向濾波器之Matlab 模擬. . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2 適應性LMS 去相關橫向濾波器之Modelsim 模擬. . . . . . . . . . . . . . 38
4.3 適應性LMS 去相關橫向濾波器之硬體實現量測. . . . . . . . . . . . . . . 54
第五章結論70
5.1 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
參考文獻 71

參考文獻
[1] R. Lupas and S. Verdu, “ear-Far Resistance of Multi-User Detectors in Asyn-
chronous Channels,” IEEE Transactions on Communications, vol. 38, no. 4, pp.
496-508, Apr. 1990.
[2] R. Lupas and S. Verdu, “Linear Multi-User Detectors for Synchronous Code-
Division Multiple-Access Channels,” IEEE Transactions on Information Theory,
vol. 35, no. 1, pp. 123-36, Jan. 1989.
[3] S. Haykin, Adaptive Filter Theory, 3rd Ed., Prentice Hall, 1996.
[4] H.H. Chen, J.X. Lin, S.W. Chu, C.F. Wu ,and G.S. Chen, Isotropic Air-Interface
Technologies for Fourth Generation Wireless Communications, In Wireless Com-
munications and Mobile Computing (WCMC) Journa, Wiley InterScience, John
Wiley, and Sons Ltd., Sept. 2003.
[5] H.H. Chen, C.F. Wu, Y.B. Wu, and Y.N. Chang, A Novel Pilot-Aided CDMA
Joint Detector (SCCS Detection) Without Using Explicit Knowledge of Signature
Codes, Proceedings of IST (Information Society Technologies) Mobile andWireless
Communications Summit 2003, AVEIRO, PORTUGAL, 15-18 Jun. 2003.
[6] H.H. Chen, C.F. Wu, Y.B. Wu, and Y.N. Chang, A Novel Pilot-Assisted CDMA
Multiuser Detector - Signle Code Cyclic Shift (SCCS) Detection, Proceedings of
IEEE International Workshop on Intelligent Signal Processing and Communica-
tion Systems 2002 (ISPACS 2002), Taiwan, pp. 259-266, Nov. 21-24, 2002.
[7] H.H. Chen, and C.Feng Wu, A New Approach To Implement Decorrelating De-
tector Without Matrix Inversion, Proceedings of IEEE International Workshop on
71
Intelligent Signal Processing and Communication Systems 2002 (ISPACS 2002),
Taiwan, pp. 249-253. Nov. 21-24, 2002.
[8] 鄭信源, 「Verilog 硬體描述語言數位電路設計實務」, 儒林圖書, 台北,2006年7月。
[9] 陳培殷、劉明穎、林宜民、謝怡伶, 「數位IC 設計入門-Verilog」, 滄海書局, 台中, 2008
年9月。
[10] 鄭群星, 「FPGA/CPLD 數位晶片設計入門: 使用Xilinx ISE 發展系統」, 全華科技圖
書, 台北, 2007。
[11] 林銘波, 「數位邏輯設計」, 全華科技圖書, 台北, 2005。
[12] 林福林, 「展頻通訊與CDMA」, 滄海書局, 台中, 2006。
[13] 吳奇峰, “適應性分碼多工多用戶檢測,” 國立中山大學通訊工程研究所碩士論文, 2003。