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

陳世昌(Shih-Chang Chen)

指導教授 ： 黃建華

國立清華大學/電機資訊學院/通訊工程研究所/碩士(2006年)

摘要

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。

關鍵字

超寬頻系統 ； 多用戶檢測

參考文獻

[1] D. Porcino and W. Hirt, “Ultra-wideband radio technology: potential and challenges head,” IEEE Comm. Mag., vol. 41, pp. 66–74, July 2003

[2] M. Z. Win and Z. A. Scholtz, “Impulse radio: how it works,” IEEE Comm. Lett., vol. 2, pp. 245–247, Jan. 1998

[5] A. Saleh and R. Valenzuela, “A statistical model for indoor multi- path propagation,” IEEE J. Select. Areas Comm., vol. 5,

[7] M. Z. Win and R. A. Scholtz, “Ultra-wide bandwidth time-hopping spread-spectrum impulse radio for wireless multiple-access communications,” IEEE Trans. Comm., vol. 48, pp. 679–691,

[8] J. F. Liao, C. L. Tsai and B. S. Chen, “Robust adaptive channel estimation and multiuser detection for UWB in a realistic indoor channel,” IEEE CNF, vol. 4, pp. 2845–2851, May 2005