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系統識別號 U0026-0908201015173500
論文名稱(中文) 子碼位階下的空-時-頻三維互補碼之研究與設計
論文名稱(英文) On Chip Level Space-Time-Frequency Complementary Codes
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Engineering Science
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生(中文) 陳誌維
研究生(英文) Chih-Wei Chen
電子信箱 n9697417@mail.ncku.edu.tw
學號 n9697417
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 212頁
口試委員 指導教授-陳曉華
召集委員-余兆棠
口試委員-王藏億
口試委員-丁建文
口試委員-鄧德雋
中文關鍵字 分碼多重存取  多輸入多輸出  時消  頻消 
英文關鍵字 CDMA  MIMO  orthogonality in time-domain  orthogonality in frequency-domain 
學科別分類
中文摘要 近年來隨著資訊科技的快速發展與普及,讓原先藉由無線通訊來傳送的資訊內容大增,也因為如此,無線通訊這方面的研究已從原先的SISO系統,即單天線系統,轉變為可以讓傳輸速度大幅成長的多輸入多輸出(MIMO)系統,即多天線系統。而在目前的無線技術裡,分碼多重存取(CDMA)系統中完全互補碼具有完美的自相關與互相關特性來達到理想通訊,基於以上這些原因,本論文針對尋找理想的空時頻三維碼為主要研究探討重點。
故本論文的第一個部分主要是針對三維的MISO完全互補碼進行很透徹的研究與探討,其中包含要構成完美的MISO完全互補碼的條件以及產生方法,並對其條件進行證明,最後,以其條件與特性分別以兩種不同的方法證明MISO完全互補碼具有完美自相關與完美互相關。
本論文的第二個探討主題為I/Q channel雙天線MIMO碼的部分,我們試圖尋找如何在不減少用戶數及不增加使用頻率來傳送子碼的情況下來增加一支天線之碼組的產生方法,我們研究所發現的碼組可以使用兩種不同產生方法來產生,只是其碼組的產生順序不同,而碼組最大的特性在於任一兩天線的碼組具有100%頻消的特性來克服都普勒的影響及每個用戶與其他用戶之間有50%的機率具有100%時消的特性來克服多路徑干擾進而提升通訊品質。
英文摘要 In recent years, with the rapid development and great popularity of information technology, the throughput requirement of wireless channel has significantly increased, and because of this, research topics in wireless communication systems have been changed from single-input and single-output (SISO) systems to multiple-input and multiple-output (MIMO) systems. Knowing the reasons above and the perfect correlation property of a complementary code set in code division multiple acess (CDMA) systems as well, we focus on searching and developing ideal three-dimensional (i.e. space, time and frequency) code sets in this thesis.

The first part of this thesis is mainly aimed at thorough study and analysis of three-dimensional MISO complementary code sets, including its conditional assumptions and the way of how to generate the code sets. Then, according to its assumptions and properties, we use two different methods to verify the perfect auto-correlation and cross-correlation functions of the proposed MISO complementary code sets, respectively.

The second part of this thesis mainly concentrates on MIMO systems (2X2) using I/Q channel. We try to figure out how to achieve one antenna gain without sacrificing the user number and increasing the required bandwidth. The code set we found in this section can be obtained using two different methods, with the only difference of its generation order. There are two valuable features of these proposed code sets. First, any two different code sets in any two different antennas can completely achieve orthogonality in time-domain. Second, orthogonality in frequency-domain of this system can be completely achieved between one of the users and the rest with a probability of 50%.
論文目次 第一章 導論 1
1.1 研究動機 1
1.2 完全互補碼的簡介 3
1.3 論文架構 8
第二章 SISO完全互補碼 9
2.1 前言 9
2.2 SISO完全互補碼的產生方式 9
2.3 SISO完全互補碼完美正交性之證明 12
2.3.1 證明時的條件及方法說明 12
2.3.2 SISO完全互補碼自相關的完美正交性之證明 17
2.3.3 SISO完全互補碼互相關的完美正交性之證明 20
第三章 MISO完全互補碼 23
3.1 子碼位階下空時頻MISO完全互補碼之系統架構 24
3.2 MISO完全互補碼的產生方式 26
3.3 D矩陣群的產生方式與探討 29
3.3.1 D矩陣群的產生方式 29
3.3.2 D矩陣群之間的關係與特性之探討及證明 33
3.4 MISO完全互補碼完美正交性之證明 46
3.4.1 證明時的條件及方法說明 46
3.4.2 MISO完全互補碼自相關的完美正交性之證明(證法一) 52
3.4.3 MISO完全互補碼互相關的完美正交性之證明(證法一) 59
3.4.4 MISO完全互補碼證明證法一結論 65
3.4.5 MISO完全互補碼自相關的完美正交性之證明(證法二) 66
3.4.6 MISO完全互補碼互相關的完美正交性之證明(證法二) 74
3.4.7 MISO完全互補碼證明證法二結論 81
第四章 I/Q channel雙天線MIMO碼之設計 83
4.1 I/Q channel雙天線MIMO碼之系統架構 84
4.2 時消與頻消之探討 86
4.2.1 時消與頻消介紹 86
4.2.2 I/Q channel時消與頻消介紹 89
4.3 I/Q channel雙天線MIMO碼的產生方法一 96
4.4 I/Q channel雙天線MIMO碼的產生方式二 102
4.5 I/Q channel雙天線MIMO碼的完美相關性之證明 106
4.6 I/Q channel雙天線MIMO碼之時消特性探討 114
4.7 I/Q channel雙天線MIMO碼之頻消特性探討 121
4.8 結論 127
第五章 結論以及未來的研究方向 129
參考文獻 131
附錄 A 完全相關與部分相關之探討 133
附錄 B 100%頻消碼組之探討 139
B.1 100%頻消碼組的產生方法與設計概念 139
B.2 100%頻消碼組的完美自相關證明 142
B.3 100%頻消碼組的完美互相關證明 158

參考文獻 [1] Siavash M. Alamouti, "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications"_ Selected Areas in Communications, IEEE Journal on Volume :16, Issue 8, October 1998,Page(s):1451-1458
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[10] Hsiao-Hwa Chen and Hsin-Wei Chiu, ”Design of perfect complementary codes to implement interference-free CDMA systems,” GLOBECOM '04. IEEE Global Telecommunications Conference, 2004., Volume 2, 29 November - 3 December 2004, Page(s): 1096 - 1100
[11]Hsiao-Hwa Chen and Hsin-Wei Chiu, ”Generation of perfect orthogonal complementary codes for their applications in interference-free CDMA systems,” PIMRC 2004. 15th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2004., Volume 1, 5 September - 8 September 2004, Page(s): 734 - 738
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