在下世代無線通訊系統的設計重點當中，減少能量損耗的機制是一個相當重 要的研究課題。為了提升能源使用效率，眾多學者提出許多不同的方式以改善這 個問題，例如：低複雜度的實體層(Physical Layer)訊號處理演算法設計、智慧型網 路資源分配技術以改善媒體存取控制(Medium Access Control, MAC)機制、適應環 境改變的感知無線電技術等等。從實體層的角度來看，用來提升能源效率的傳統 Frequency Division Multiplexing, OFDM)，能滿足 4G 通訊系統對於下鏈傳輸速率 100Mbps 的要求。而上鏈傳輸(Uplink)所採用的則是單載波分頻多工系統(Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)，此系統能達到上鏈傳輸速 率 50Mbps 的要求，且具有較低的峰值對平均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)，能夠有效降低無線行動裝置(Wireless Mobile)的傳輸功率。近年來，如何 -點經過正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)的串行(Serial)資料 [2] ， 接 著 將 之 轉 為 序 列 (Parallel) 訊 號 後 再 使 用 快 速 傅 立 葉 轉 換 (Fast Fourier Transform, FFT)把並行訊號轉換到頻域(Frequency Domain)上，再來，每一使用者 皆被分配到基地台(Base Station, BS)所指定的子載波(Sub-Carrier)上以同時支援多 個使用者的通訊需求。為了在接收端補償訊號所受到的通道失真，基地台會週期 性地估計(Estimate)通道，係首先傳送端會週期性地在頻域上產生訓練符號(Training Symbol, or Pilot)，接著將之映射(Mapping)到所規定的資源單位(Resource Element) 上。然後轉回時域準備傳送。再者，由於 SC-FDMA 使用了區塊傳送(Block
Transmission) 的 方 式 傳 送 訊 號 ， 在 連 續 區 塊 間 會 有 區 塊 間 干 擾 (Inter-Block-Interference, IBI)，為了消除區塊間的干擾，每區塊皆會插入一段不小 於通道階數(Channel Tap)的保護區間(Guard Interval)，LTE 使用了循環字首(Cyclic Prefix)作為保護區間之用。循環字首複製了每區塊最後數個數目不小於通道階數的 的通道估計方式如最小平方誤差(Least Square Error, LS)估計法則及線性最小均方 誤差(Linear Minimum Mean Square Error, LMMSE)估計法則等[4]，前者複雜度低，
但效能低落，而後者雖效果良好，但複雜度過高。在這篇論文中，我們設計出一 Impulse Response, FIR)濾波器來預測最新的通道狀態資訊。本篇論文乃基於最
小化預測通道以及實際通道間的均方誤差(Mean Square Error, MSE)來設計預測 係數。在本篇論文中，我們提出了預測機制演算法的實現方式。在此同時，我 們亦推導出此預測機制所能達成最小均方誤差的明確數學表示式。
3. 若基地台所獲取的通道估計值皆完美無誤，那麼本篇論文所提出的通道預測器 將變為傳統上廣受大家所見的通道預測器[5]。我們亦推導出在通道估計存在誤 差的情況下，此傳統通道預測器所能達到的均方誤差。兩種預測機制的均方誤 差相互比較後，便可簡單看出相較於傳統通道預測器，本篇論文所提出的最佳 通道預測器可達成更低的均方誤差。
4. 為了能正確解回原始傳送訊號，基地台首先根據本篇論文所設計的通道預測機 制獲取最新的通道狀態資訊，接著使用常見的頻域最小均方誤差等化器 (Equalizer)來補償訊號所遭受的失真[6]。最後，我們更進一步推導出等化器輸 出端訊雜比(Signal to Noise Ratio, SNR)的明確數學表示式。
本篇論文的組織如下，第二章為單載波分頻多工系統的回顧與系統模型，並 且介紹了與本篇論文做比較的方法，稱為最小均方誤差估計法則。第三章會說明 如何根據通道估計誤差設計一個最佳的通道預測機制，接著推導出最佳通道預測 器以及傳統通道預測器所能達成的最小均方誤差，最後算出其複雜度後並附上模 擬結果。第四章會根據最佳的通道預測機制設計等化器，並推導出其等化器輸出 端的訊雜比，並附上模擬結果與理論結果相對照。第五章會總結整篇論文。