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分碼多重存取(CDMA),利用展頻的調變方式,使用高於資料本身所需的 頻譜來傳送資料,以單一個用戶來看,頻譜的使用效率是不好的,但當用 戶多的時候,多個使用者可以同時使用相同的頻寬,而不會造成太大的干 擾,相較於分時多重存取(TDMA)和分頻多重存取(FDMA)可以有較好的頻譜 使用效率。CDMA 使用不同的展頻碼來區別不同的用戶,透過設計展頻碼可 以降低用戶間的干擾,如使用正交展頻碼,由於透過展頻碼所處理過的資 料會有正交性,因此接收端在收到訊號,如果計算結果為 0 就表示所接收 到的為其它無關的訊號,但是當有延遲多路徑的時候,正交的特性會被破 壞,因而降低系統的效能。

分交錯器多重存取(interleave-division multiple access, IDMA) [1],在 2002 年由 Li Ping 等人所提出的,這個方法是利用交錯器的不同 來區別用戶,而將原本用來展頻的展頻因子(spreading factor)利用到碼 率較低的通道編碼,進而可以提高編碼增[2],而 IDMA 也繼承了 CDMA 系統 對抗干擾與多重路徑衰減的優點。傳統 CDMA 系統中,交錯器是用來對抗因 通道不完美而導致連續性的錯誤(burst error),使通道編碼可以運作,通 常都將交錯器置於調變之前,即展頻之前。而 IDMA 系統中,交錯器有區別 用戶的功能,同樣是將交錯器置調變之前,不過卻是在展頻之後,因此通

常稱此交錯器為切片交錯器(chip interleaver)。

1.1 多用戶偵測

傳統的 CDMA 接收機,採用單一用戶偵測(single-user detection),

只針對某一個用戶做資料偵測,而將其它用戶的資料當成雜訊,因此在資 料偵測的過程中,並不需要知道其它用戶的資訊,當用戶展頻碼間的交相 關 性 (cross- correlation) 不 為 0 , 則 會 造 成 多 重 存 取 干 擾 (multiple access interference, MAI),當用戶數目增多,會因為干擾的功率過大,

而使得整個系統的效能變的很差。在上鏈(uplink)的時候,基地台可以收 到多個同時在使用的用戶資料,使用多用戶偵測(multiuser detection)的 方法,藉由利用其它用戶的資訊,來幫助本身的資料做偵測,這樣可以改 善多重存取干擾的問題。

最佳的多用戶偵測方法,利用最大概似(maximum likelihood, ML)的 方法,需要的複雜度很高,所以在本論文中只使用次佳的多用戶偵測的方 法。次佳的多用戶偵測器可以分成線性偵測器以及非線性偵測器,線性偵 測器是將收到的訊號經過一組線性瀘波器再經過量化處理,而非線性的偵 測器,則是利用干擾消除的方法。

干擾消除的方法可以分為二種

(1).連續干擾消除(successive interference cancellation, SIC) 將訊號的能量大小排列之後,從能量大的先作偵測,因為其能量較大

所以偵測正確的機率較高,之後將其效應從收到的訊號中扣除,使剩下還 未偵測的訊號所面對的干擾變小,因而提高其偵測正確的機率,改善系統 的效能。

缺點:功率控制複雜度較高、當用戶數多需要花較多的時間。

(2).平行干擾消除(parallel interference cancellation, PIC)

同時對所有的用戶做干擾消除,當用戶數多時相較於 SIC 所需要花的 時間較短。且當用戶的訊號能量都差不多時,用 PIC 的方法會比用 SIC 的 方法來的好。

缺點:當用戶數多複雜度較高。

在本篇論文中,CDMA 的多用戶偵測採用平行干擾消除結合最小均方等 化器的方法[3][4]與切片到切片的方法[1],IDMA 採用平行干擾消除結合高 斯近似的方法[4]與切片到切片的方法,第二章和第三章中,會針對 CDMA 和 IDMA 所使用的多用戶偵測方法作詳細說明。

1.2 交錯器

   在本論文中所使用的交錯器為隨機產生的交錯器,而且無論是 CDMA 或 者是 IDMA,不同的用戶都分配給不同的交錯器。交錯器的作用就是將輸入

的資料bi,i 1,..., N= 的順序進行重新排列,如圖 1.1 所示,圖中的 。原本

交錯器的目的在於打散輸入資料之間的相關性,避免在解碼時因為傳輸錯 誤而造成錯誤蔓延的現象。在 IDMA 中,交錯器的主要目的,則是利用交錯

7 N =

器的不同來區別用戶。例如收到的是用戶 1 的資料,針對用戶 1 的交錯器 進行解交錯之後則可以得到用戶 1 的訊息,至於收到的其他用戶資料,使 用用戶 1 的交錯器進行解交錯,相當於再做一次交錯,而形成互相獨立且 不相關的干擾。在[5][6]中有針對 IDMA 設計交錯器產生的方法,只要少數 的參數即可以描述交錯的序列。

Interleaver

Input bits

Output bits

  圖 1.1 交錯器運作示意圖 

1.3 關於本論文

本論文中,考慮上鏈的情形,在第二章介紹 CDMA 的系統模型與其多用 戶偵測的方法,第三章介紹 IDMA 的系統模型與其多用戶偵測的方法,第四 章則是介紹系統中用來解通道編碼的軟式輸入軟式輸出解碼器,第五章為 電 腦 模 擬 在 (1) 多 路 徑 區 塊 瑞 雷 衰 減 通 道 (block Rayleigh fading channel),(2)不同的都卜勒頻率下國際電信聯盟(ITU)所制定的 Veh.A 通 道[7],兩種通道下的系統效能比較,第六章為結論與未來研究方向。

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