本論文所考慮的天線陣列為超寬頻三維環形天線陣列，因為環形天線陣列在合成窄波束上比較不會有角度上的限制，比一般的線性陣列來的優秀，而三維天線陣列在角度上的涵蓋範圍更廣，最大的不同在於三維天線陣列可調整視角來分開傳送信號給不同俯視角的接收者，但二維陣列無法分離此兩種信號以及會互相干擾，所以三維天線陣列比二維天線陣列的干擾更少，容量也相較提高，因此本論文將採用三維環形陣列天線來進行研究。接著在發射端測試一層與五層不同層數的天線陣列，並同時傳送訊號於多用戶多輸入多輸出的系統中，再利用射線彈跳追蹤法計算出任意給定室內無線環境之脈衝響應，在發射端使用波束合成的技術，使發射端能量聚焦合成出更具指向性的輻射場型，減少通道之間的多路徑效應干擾提高通道容量。再藉由自我適應之動態差異演算法(Self-Adaptive Dynamic Differential Evolution, SADDE)來調整天線的激發振福以及每一根陣列元素上的饋入線長度，並調整天線輻射場型，降低訊號間的干擾，將對應的訊號傳送給其對應的用戶，並與非同步粒子群聚最佳化法(Asynchronous Particle Swarm Optimization)所求出通訊過程中的通道容量做比較。

An ultra-wideband three-dimensional circular antenna array is investigated in the paper. The contribution of this paper is to highlight the importance of elevation angle and its impact on system-level performance. Three dimensional channele is calculated by   three-dimensional Shooting and Bouncing Ray/Image techniques which specify multipath elevation angles as well as azimuth for horizontal plane angles. The capacities of the different transmitting antenna arrays (one layer and five layers) have been presented. Beam-synthesizing techniques are used at the transmitter to focus the transmitter energy into a more directional radiation field for reducing the multi-path effect and increasing channel capacity. Self-Adaptive Dynamic Differential Evolution (SADDE) and   Asynchronous Particle Swarm Optimization (APSO) methods are used to adjust the length of the feed line on each array element for maximizing the capacity. It is shown that SADDE and APSO can obtain good beamforming pattern to improve the channel capacities.

目錄
致謝	I
中文摘要	II
英文摘要	III
目錄	IV
圖目錄	VII
表目錄	XII
第一章 概論	P.1
1.1 研究背景	P.1
1.2 研究動機	P.5
1.3 研究貢獻	P.6
第二章 智慧型天線系統	P.8 
2.1 基本定義與工作原理	P.8 
2.2 智慧型天線優點	P.10 
第三章  超寬頻天線陣列系統	P.13 
3.1 系統概述	P.13 
3.2 環形陣列	P.15 
3.3 超寬頻環型天線陣列	P.19
第四章  傳輸通道系統描述	P.23
4.1 無線電波傳播通道分析	P.23
4.2 通道模型計算分析	P.24
4.2.1 射線彈跳追蹤法流程分析	P.24 
4.2.2 利用射線追蹤法計算出頻域響應	P.27
4.3 訊號傳輸之系統架構	P.30
4.3.1通道容量之計算	P.30 
第五章 演算法	P.32
5.1 自我適應之動態差異型演化法(Self-Adaptive Dynamic Differential Evolution)	P.32 
5.2 自我適應之動態差異型演化法於合成輻射場型應用	P.40
5.3 非同步粒子群聚最佳化法(Asynchronous Particle Swarm Optimization) 	P.41
第六章 數值模擬結果	P.52
6.1 模擬環境與參數設定	P.52
6.2 模擬結果分析與比較	P.54
6.2.1以SADDE演算法模擬結果分析與比較二維陣列天線與三維陣列天線	P.55 
6.2.2相同環境下不同組的接收端所產生的輻射場型圖	P.65
6.2.3非同步粒子群聚最佳化法與自我適應之動態差異型演化法	P.69
第七章 結論	P.77
參考文獻	P.81

圖目錄
圖2.1 智慧型天線同時服務同頻道多個用戶端示意圖	P.8
圖2.2 空間分隔多工系統方塊圖	P.9
圖3.1 智慧型超寬頻天線陣列系統架構圖	P.13
圖3.2 超寬頻偶極天線圖	P.14
圖3.3 超寬頻偶極天線的反射損耗圖	P.14
圖3.4 含N個天線元件組成的環型陣列示意圖	P.15
圖3.5 含N個天線元件組成的柱狀環型陣列示意圖	P.16
圖3.6 超寬頻環型天線陣列與三維環型天線陣列示意圖	P.20
圖4.1 SBR/Image 程式流程圖	P.26
圖4.2 群體廣播的示意圖	P.30
圖5.1自我適應之動態差異型演化法流程圖	P.34
圖5.2 自我適應之動態差異型進化法中突變方法一的示意圖	P.36
圖5.3 自我適應之動態差異型進化法中突變方法二的示意圖	P.37
圖5.4自我適應之動態差異型進化法中的交配向量於一個二維目標函數等位線圖描述的示意圖	P.39
圖5.5粒子群聚法流程圖	P.44
圖5.6粒子群聚法中於二維目標函數等位線圖	P.45
圖5.7三種邊界條件示意圖。	P.48
圖5.8非同步粒子群聚法流程圖	P.51
圖6.1 模擬環境平面圖	P.52
圖6.2用SADDE在環境中一層與五層的天線陣列之適應值	P.56
圖6.3 (a) 在3GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.59
圖6.3 (b) 在4GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.59
圖6.3 (c) 在5GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.60
圖6.3 (d) 在6GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.60
圖6.3 (e) 在7GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.61
圖6.3 (f) 合成3GHz到7GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o的輻射場型圖	P.61
圖6.4 (a) 在3GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.62
圖6.4 (b) 在4GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.62
圖6.4 (c) 在5GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.63
圖6.4 (d) 在6GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.63
圖6.4 (e) 在7GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.64
圖6.4 (f) 合成3GHz到7GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o的輻射場型圖	P.64
圖6.5 (a) 在3GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx2,Rx3的∅=53^o,θ=225^o與θ=202^o輻射場型圖	P.66
圖6.5 (b) 在4GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx2,Rx3的∅=53^o,θ=225^o與θ=202^o輻射場型圖	P.66
圖6.5 (c) 在5GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx2,Rx3的∅=53^o,θ=225^o與θ=202^o輻射場型圖	P.67
圖6.5 (d) 在6GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx2,Rx3的∅=53^o,θ=225^o與θ=202^o輻射場型圖	P.67
圖6.5 (e) 在7GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx2,Rx3的∅=53^o,θ=225^o與θ=202^o輻射場型圖	P.68
圖6.5 (f) 合成3GHz到7GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx2,Rx3的∅=53^o,θ=225^o與θ=202^o的輻射場型圖	P.68
圖6.6用APSO在環境中一層與五層的天線陣列之適應值	P.70
圖6.7在環境中使用SADDE與APSO的天線陣列之適應值比較	P.70
圖6.8 (a) 在3GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.71
圖6.8 (b) 在4GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.71
圖6.8 (c) 在5GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.72
圖6.8 (d) 在6GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.72
圖6.8 (e) 在7GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的
∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.73
圖6.8 (f) 合成3GHz到7GHz時，8根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o的輻射場型圖	P.73
圖6.9 (a) 在3GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.74
圖6.9 (b) 在4GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.74
圖6.9 (c) 在5GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.75
圖6.9 (d) 在6GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.75
圖6.9 (e) 在7GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o輻射場型圖	P.76
圖6.9 (f) 合成3GHz到7GHz時，40根陣列天線Popsize=300 Tx,Rx1,Rx2的∅=53^o,θ=225^o與θ=240^o的輻射場型圖	P.76

表目錄
表A.1  混凝土的材質係數	P.78
表A.2  合成纖維板的材質係數	P.78
表A.3  木材的材質係數	P.79
表A.4  膠合板的材質係數	P.79
表A.5  鐵的材質係數	P.80

參考文獻
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