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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:覃木春
研究生(外文):mu-chun Chin
論文名稱:直接降頻接收架構中本地頻率偏移對UWBDS-CDMA系統之性能影響評估
論文名稱(外文):Performance Evaluation of UWB DS-CDMA System with Direct Conversion Receiver (DCR) influenced by the LO frequency offset
指導教授:林福林
指導教授(外文):Fu-Lin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:超寬頻頻率偏移直接降頻接收機
外文關鍵詞:Ultra-widebandFrequency offsetDirect Conversion Receiver
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超寬頻(Ultra-wideband, UWB)通訊具有低成本、低耗電及高傳輸速度的特性。超寬頻技術發展至今有兩大主流,分別為Intel所領導的OFDM技術以及Motorola提出的UWB DS-CDMA技術,本論文是針對DS-CDMA中3~5 GHz低頻帶的射頻系統,以MATLAB程式模擬頻率偏移(Frequency offset)對DS-CDMA訊號造成的影響,其中之射頻接收架構採用直接降頻接收機(Direct Conversion Receiver, DCR)。
在DS-CDMA系統方面,調變技術的部分是針對XtreamSpectrum(簡稱XSI)公司所提出的標準進行研究,調變技術可以採用BPSK或4-BOK,其中一個傳輸符號是將來源資料乘上一組特殊設計的展頻碼(Spreading code ),再以根升餘弦濾波器(Root Raised Cosine Filter, RRC Filter)傳送訊號。
DCR則是近年來的一個趨勢,優點是可以避開鏡像頻率造成的困擾,因此不需要鏡像頻率濾波器,缺點則是引進所謂的直流偏移 (DC offset)問題,其中一種簡單的解決方法為I/Q解調後加上高通濾波器。本論文以MATLAB程式模擬頻率偏移對UWB DS-CDMA訊號的影響,利用位元錯誤率(Bit Error Rate, BER)來評估其訊號惡化的程度,並探討高通濾波器3-dB頻率及頻率偏移的之間的關係,以決定高通濾波器的3-dB頻率值,最後依照程式模擬參數,做為設計及實作濾波器的指標,此研究結果可提供射頻/微波系統工程師在UWB DS-CDMA射頻系統設計上的參考。
Ultra-wideband (UWB) communication technology has the characteristics of low-cost, low power consumption and high-speed data transmission. In recent years, UWB technology has developed into two major systems. One is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system which is led by Intel, and the other is Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA) system which is supported by Motorola. This thesis presents the influence of frequency offset in the DS-CDMA system by simulation using MATLAB program. In the simulation, the Radio Frequency (RF) band is on the 3~5 GHZ and the type of receiver is a simple Direct Conversion Receiver (DCR) architecture.
In our study of the DS-CDMA system, the modulation is based on the standard provided by XtreamSpectrum. According to their documents, there are two technologies, Binary Phase Shift Keying (BPSK) and quaternary Bi-Orthogonal Keying (4-BOK), can be adopted. In the standard, a symbol is resulted form a source data multiplied by a special spreading code with Root Raised Cosine Filter (RRC Filter) transmission.
DCR is a trend of receiver architecture design. It offers an advantage that the image-reject filter is not required since the problem of image is circumvented by zero-IF. On the other hand, it suffers from some problems, such as DC offsets, which can be alleviated using high-pass filtering after I/Q demodulation. In this thesis, we study the influence of local frequency offset, which also results in DC offset, in the DS-CDMA system with DCR receiver architecture. By Matlab program, we present the communication performance evaluation based on Bit Error Rate (BER) simulation and determine the optimal value of HPF 3-dB frequency corresponding to the different frequency offsets. Finally, according to the simulation results, we complete some filter designs, circuit simulation and fabrication. These simulation results are very useful for the RF circuit/system designers in UWB DS-CDMA system.
摘要 iv
Abstract v
誌謝 vi
目次 vii
圖目錄 ix
表目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 UWB 概念介紹 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文內容概要 3
第二章 UWB DS-CDMA調變系統 4
2.1 簡介 4
2.2 實體層介紹 4
2.3 UWB DS-CDMA頻帶規劃 5
2.4 UWB DS-CDMA系統架構 7
2.4.1 採用BPSK與4-BOK之資料調變方式 7
2.4.2 可變動之資料傳輸率及中心頻率 8
2.4.3 脈波成形(Pulse shaping) 11
2.5 M-BOK調變方式 14
2.6 M-BOK調變訊號之產生 17
2.7 滾邊係數對M-BOK訊號之影響 20
第三章 頻率偏移對於UWB DS-CDMA系統之影響 23
3.1 簡介 23
3.2 直接降頻接收機概念介紹 23
3.2.1 直接降頻接收機架構 23
3.2.2 DCR優缺點 24
3.3 頻率偏移對UWB DS-CDMA系統之影響 26
3.3.1 頻率偏移模型 26
3.3.2 系統錯誤率分析 29
3.3.3 濾波器基本概念 29
3.4 Matlab程式模擬 32
3.4.1 模擬架構 32
3.4.2 UWB DS-CDMA系統對頻率偏移的容許範圍 33
3.4.3 高通濾波器改善頻率偏移對系統的影響 35
第四章 濾波器之實作 37
4.1 簡介 37
4.2 Scattering-parameter [10][11] 37
4.3 濾波器的架構與實作過程 38
4.3.1 集總元件濾波器[12] 38
4.3.2 分散式元件濾波器[11] 40
4.3.3 實作電路[13][18] 41
第五章 結論 50
參考文獻 51
[附錄 A] 低通原形濾波器的元件數值表 53
[附錄 B] 低通及帶通濾波器中微帶線的尺寸 54
[附錄 C] 論文中之Matlab程式 (節錄) 55
作者簡介 59
[1]FCC, “Revision of Part 15 of the Commission’s Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission Systems,” First Report and Order, ET Docket 98-153, Feb. 2002.
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[11]射頻被動元件設計 / 翁敏航編著 / 東華書局
[12]微波工程 / 原著 / D. M. Pozar / 郭仁財編譯 / 高立圖書有限公司
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[18]Microwave Resonators and Filters for Wireless Communication / M. Makimoto and S. Yamashita / Springer.
[19]謝慶南, 林福林,”3~5GHz射頻電路製作及其對UWB-OFDM訊號之影響評估”, 南台科技大學電子工程研究所碩士論文, 民國95年6月。
[20]覃木春, 林福林,”頻率偏移與HPF 3-dB頻寬對UWB DS-CDMA系統之影響評估”, 投稿第五屆現代通訊科技應用學術研討會, 民國96年。
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