臺灣博碩士論文加值系統

在無線光通訊系統中，非直進紅外線輻射鏈路所遭受到的訊符間干擾(intersymbol interference)影響是非常嚴重的。由於光訊號的偵測方式是依所偵測到光能量的多寡來決定接收訊號的位準，因此在以往無線光通訊系統中使用的是開—關切換(on-off keying)的技術。另一方面，無線光通訊系統需要較高的平均功率效率以儘量避免對眼睛的傷害與功率的浪費。為了獲得較高的訊雜比(SNR)，我們使用了脈波位置調變(pulse position modulation)。但是因為脈波位置調變所具有的訊符間干擾所造成的錯誤率高，因而我們使用了強力的通道編碼來更正訊符間干擾所造成的錯誤。
此論文中我們利用了一種有效率的通道編碼—渦輪碼。渦輪碼最近幾年因為它本身的優秀特性而被學術界與產業界熱烈地研究著。渦輪碼的觀念為︰它們的編碼器是以任意一種的通道編碼當成成份編碼器並以並聯的排列方式組合而成的。再者，它們的解碼器有著與本論文所用的解碼器模型極相似的構造—疊代式構造。
在本論文中我們將引用渦輪碼賴以解碼的方法來敘述渦輪碼解碼的過程，並且將其用來對脈波位置調變的訊符做編碼。這一種方法就是最大事後機率法則，它是以一串接收到的位元來判斷未編碼前的位元值。接著，我們用渦輪碼中的成分編碼器所具有的生成函數來引導出聯合生成函數。
在這裡條件機率大量使用在最大事後機率法則中。而聯合生成函數的生成是以Mason公式當理論背景，並以條件機率的計算輔之，若再代入脈波位置調變求得訊符間干擾的技術則可得到本論文的答案。
而在模擬的結果中，因為渦輪碼對雜訊有相當強的抵抗能力，所以我們將渦輪碼對訊符間干擾的抵抗能力顯現出來。同時我們也展現了渦輪碼與格狀碼對抗訊符間干擾的效能比較。

In wireless optical communication systems, it has been known that the BER performance of the non-directed infrared radiation link suffered serious impacts from the intersymbol interference (ISI). It has the necessity to apply the channel coding to the system to correct any error caused by any interference. Turbo coding, a scheme having a superior capability of error correction, is used in this study. We encode the 8 PPM signals by a Turbo code and evaluate its performance to investigate its function to correct the errors caused by ISI. The performance of the wireless optical communication systems encoded by turbo code are evaluated numerically. The results show that the ability to mitigate the influences of ISI for the turbo coding scheme is better than that of the DFE equalizers.
We also present the procedure about the encoding and decoding schemes of the Turbo code and evaluate the performance upper bound for the wireless optical PPM system over the ISI channel.

中文摘要………...……………...………………………..i
英文摘要…………...…………;;...…………………….iii
感謝狀………………………..…………………………iv
內 容…………………………..……………………...v
圖表目錄………………….………………………...….vii
第壹章 簡 介……….………..………………………1
一、渦輪碼與平行連鎖碼…………..……………………..1
二、紅外線無線通訊…..…………………………………..4
三、於PPM調變系統中使用渦輪碼…………..…………6
第貳章 基 本 原 理……….………………………7
一、L-PPM 系統………………..…………………………7
(一)無線的光脈衝位置調變(PPM)系統…………...………8
二、渦輪碼……………………………………………..…13
(一) 接近Shannon極限的渦輪碼效能……………………..14
(二) 一個渦輪碼的例子……………………………………..14
(三) 最大事後機率法則……………………………………..17
(四) 推導過程………………………………………………..17
(五) 渦輪編碼器內的成分編碼器…………………………..25
(六) 會影響渦輪碼效能的諸多因素………………………..29
1.交錯器的大小……………………………………………....29
2.編碼器輸出的“打洞”..………………………………......29
3.編碼器中記憶體的個數..………………………………......30
4.解碼時疊代的次數..……………………………………......31
5.雜訊的大小..……………………………………………......31
第參章 系統模型與效能分析…..…………………….32
一、非直接無線紅外線光通道模型與雜訊模..……….32
(一) L—PPM的訊符錯誤率…………………………….…….34
二、平行連鎖編碼(渦輪碼)的效能計算…………..…. 37
第肆章 數值與模擬結果………………………….…. 44
一、渦輪碼經實驗的效能………………………………..44
二、PPM系統的效能模擬……………………….………47
三、PPM系統分別經渦輪碼與格狀碼編碼後的比較….48
第伍章 結論與未來的工作…………………….....…. 51
一、結論…………………………………………………..51
二、未來的工作……………………………………...…51
參考資料………………….………………………..…. 53

[1] Forney, G.D. Jr., Concatenated Codes, Cambridge, Massachusetts: M.I.T. Press, 1966.[2] Berrou, C., Glavieux, A., and Thitimajshima, P. “Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo Codes,” IEEE Proceedings of the Int. Conf. on Communications, Geneva, Switzerland, May 1993(ICC’93), pp.1064-1070.[3] J. B. Carruthers and J. M. Kahn, “Modeling of non-directed wireless infrared channels,” IEEE Trans. Commun., vol. 45, pp.1260—1268, Oct. 1997.[4] H. Park and J. R. Barry, “Modulation Analysis for wireless Infrared Communications,” in Proc. IEEE Int. Conf. Communications (ICC’95), Seattle, Vol. 2, pp.1182-1186, 1995.[5] J. G. Proakis, Digital Communications, fourth ed., pp.252, 2001.[6] J. Hagenauer, E. Offer, and L. Papke, “Iteration Decoding of Binary Block and Convolutional Codes,” IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 42, pp. 429-445, Feb. 1996.[7] Shu Lin and Daniel J. Costello, Error Control Coding: Fundamentals and Applications, 1st ed., pp.297-299, 1983.[8] M. D. Audeh and J. M. Kahn, “Performance Evaluation of L -Pulse-Position Modulation on Non-directed Indoor Infrared Channels,” IEEE International Conference on, vol. 2, pp.660-664, 1994. [9] J. R. Barry, Wireless Infrared Communications, pp.129, 1994.[10] D. Divsaiar, S. Dolinar, and F.Pollara, “Transfer Function Bounds on the Performance of Turbo Codes,” in The Telecommunications and Data Acquisition Progress Report. Pasadena, CA: Jet Propulsion Laboratory, Apr. 1995,42-126, pp.44-55.