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適用於室內毫米波通訊中低延遲需求裝置之散射式通道估測法暨多連結技術設計

為了解決AOA ENTERTAINMENT LA的問題，作者鄭宏毅 這樣論述：

第五代行動通訊系統(5G)將在近期完成，主要圍繞在三大領域，分別為增強型行動寬頻通訊(Enhanced Mobile Broadband, eMBB)、大規模機器型通訊(Massive Machine Type Communications, mMTC)及高可靠度低延遲通訊(Ultra-reliable and Low-Latency Communications, URLLC)。而低延遲應用服務會是5G內最具挑戰的目標，同時代表需要高成本的投資，低延遲服務遭遇各種通訊技術開發挑戰，而這些大量技術突破，會創造出全新商業模式。也就是說，隨著第五代行動通訊低延遲規格標準的建立，新型商業模式應將隨

之爆發，如健康照護產業、交通網路產業、娛樂服務產業及智慧工廠等。也因為隨著無線通訊的不斷革新，使用者越來越期待室內即時通訊應用。在嚴格延遲時間限制下，有些新式應用服務需要高吞吐量的通訊，例如虛擬實境(VR)或擴增實境(AR)；反之，有些新式應用服務要求超高可靠度通訊，如關鍵任務控制系統(mission-critical control)。完成各種資源飢渴裝置低延遲的時間限制是非常重大的挑戰。為了達到此低延遲限制，使用毫米波(millimeter-wave)高密度網路(ultra-dense networks)是最近熱門的研究議題。為了加強在高密度網路的各項訊號品質，多連結通訊技術(multi-

connectivity)興起，此技術可將通訊裝置同時連接至多個不同的小型基地台(small cells)以提高通訊之可靠度。因此在毫米波小型基地台或通訊裝置內，混合式天線設計(hybrid beamforming design)因能夠支援多條訊號傳輸而逐漸受到重視，在多條訊號傳輸下將可以同時提高可靠度與訊號吞吐量。然而，在嚴格延遲條件下，此混合式硬體架構需要知道超即時的多通道狀態資訊(instantaneous multi-path channel state information)，也就是說，一個高效率的多通道狀態資訊評估演算法將是不可或缺的技術突破。此論文內，我們面對低延遲要求的室內毫

米波環境，發展出極快速多通道估測演算法。主要針對兩大主要場景: 高吞吐量低延遲應用場景與高可靠度低延遲應用場景，首先，面對高吞吐量低延遲場景，我們發展出一套單一小型基地台之漸進式通道估測法，此演算法在極短的通道訓練時間可將多路徑初步訊號算出，多工增益(multiplexing gain)短時間內得到。而面對高可靠度低延遲通訊場景，利用高密度網路多連結技術，我們發展快速多連結通道估測法同時估測多小型基地台，可使多通道連結快速建立。此論文內主要有三大主題，首先，針對高吞吐量低延遲通訊，我們提出漸進式多波束通道估測法(Progressive Multi-Beam Estimation, PMBE)，

此方法基於離散傅立葉轉換編碼簿(Discrete Fourier Transform codebook)，可同時探測多個通道資訊取代舊式循序通道估測，相對於舊式窮盡式波束搜尋法，只需3%的通道搜尋時間即可達到85%的頻譜效益。此論文的第二部分，我們強化漸進式多波束通道估測法，提出一個全新的快速傅立葉編碼(Fast Fourier Transform)概念，此編碼簿可視為一個空間能量擾碼器(spatial energy scrambler)，平均分布空間能量，此編碼簿配合漸進式多波束估測法，不但加速得到多工增益，並可以簡易的實現在混合式天線架構，達到較高的硬體與能量實踐效果。論文第三部分，利用高

密度網路多連結技術，我們開發針對高可靠低延遲裝置的通道估測法，分別提出上行多連結估測技術與下上行多連結估測技術，基於快速傅立葉編碼(Fast Fourier Transform)基礎，可以快速建立連結不同小型基地的多連結，在極短的時間內，能夠建立起多連結策略用以提高通訊可靠度。最後，多通道訊號可以同時提高可靠度與訊號吞吐量，此論文所提出的方案，目標皆在快速估測不同通道資訊，均能提供在低延遲限制下通道估測的解決方案。