本實驗室致力於寬頻無線接取技術的前瞻性研究,希望能在有限頻寬的限制下,有效地提升頻譜使用率,以滿足使用者對寬頻無線接取快速增加的需求。
除了前瞻通訊技術研究外,實驗室也注重實做訓練、英語溝通能力及團隊合作,以利於實驗室成員成為受業界歡迎的研發人才。
畢業生在業界主要有以下出路:
畢業生主要任職於以下公司:
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合作式通訊的概念在利用無線傳輸為廣播形式的特點,利用鄰近節點將收到的訊號經過處理後轉傳給接收端,以補強點對點的傳輸可能受到通道衰減的不足,這樣的概念就好像將原本在傳送端的數根傳送天線拆開散置於網路中,透過這些散佈的天線之間的合作,可以達成等同於 MIMO 的效果,提供了小型用戶裝置受限體積無法容納多天線的解決之道,這樣的機制一般稱為用戶合作中繼。另一方面,也可以在網路中配置一些固定位置的中繼站,用以輔助基地台與用戶之間的傳輸,通常稱之為固定式中繼,與用戶合作式中繼不同的是,固定式中繼站不會移動,不產生自己的訊號,與基地台和用戶之間可同步,附掛在基地台的控制之下與 用戶之間沒有安全性的問題,因此較容易實現。相較之下,用戶合作中繼的實現仍有許多挑戰,因此吸引了許多研究能量的投入。本實驗室目前在此領域的研究主要在高效率協定的設計與分析,發展低複雜度的合作式中繼機制,以克服無線通道的傳輸衰減,提升傳輸可靠度與減少延遲。
由於無線通訊所面臨的傳輸條件容易隨著環境而變化,固定的傳輸模式無法有效提高傳輸品質,適應性的傳輸技術因此變的十分重要,軟體定義無線電技術 透過模組化的程式控制硬體元件像是放大器、濾波器、調變/解調器、天線等的運作,提供了整合硬體與通訊協定的系統建置方案與快速的原型製作,同時 亦可做為新興技術例如頻譜偵測與感知無線電等的測試與設計平台。本實驗室配備有基於美國Ettus Research LLC公司出產的 USRP 平台,搭配開放源碼的GNU Radio為軟體環境,進行訊號處理演算法、多用戶通道競爭機制、錯誤更正協定等技術的開發,並對於理論研究與實務間的整合,有莫大的益處。
隨著地球暖化與能源匱乏的問題日益嚴重,節能成了刻不容緩的當務之急,就通訊網路而言,節能通訊被定義為在不影響通訊品質的條件下,降低無線通訊 所造成的功率耗損,相關的研究可分為針對無線通道衰減特性而設計的接收器、傳輸接收天線的分散式佈建、快速通道接取技術等等。此外,利用低功率的嵌入式系統,與日見普及的智慧型手機結合,開發低耗能智慧型感測網路與遠端無線監控技術,亦是重要的研究方向。
職稱 | 教授 |
辦公室 | 電機系館 92A15 (10F) |
電話 | +886-6-275-7575 ext.62424 |
khliu@mail.ncku.edu.tw | |
傳真 | 886-6-234-5482 |
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學歷
2004/1-2008/4
加拿大滑鐵盧大學電機博士
1998-2000
國立中興大學電機碩士
1994-1998
國立交通大學應用數學學士
經歷
2017/8-至今
國立成功大學電機工程系 教授
2013/8-2017/7
國立成功大學電機工程系 副教授
2008/8-2013/8
國立成功大學電機工程系 助理教授
2008/5-2008/6
加拿大滑鐵盧大學電機系 博士後
2004/1-2008/4
加拿大滑鐵盧大學電機系 助教
1998-2000
台灣西門子吉悌電信 研發工程師
榮譽
2004-2007
加拿大滑鐵盧大學 國際研究生獎學金
2005-2007
加拿大滑鐵盧大學 工程學院傑出研究生獎學金
2010
最佳論文獎 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) 2010
2014
成功大學電資學院教學優良教師獎
2015
IEEE Tainan Section Best GOLD Member Award
2015
最佳論文獎 Wireless and Optical Communication Conference (WOCC)
2017
成功大學教學傑出教師獎
2018
科技部優秀年輕學者研究計畫
專長及研究領域
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The Ettus Research USRP X310 is a high-performance, scalable software defined radio (SDR) platform for designing and deploying next generation wireless communications systems.
The hardware architecture combines two extended-bandwidth daughterboard slots covering DC – 6 GHz with up to 120 MHz of baseband bandwidth, multiple high-speed interface options (PCIe, dual 10 GigE, dual 1 GigE), and a large user-programmable Kintex-7 FPGA in a convenient desktop or rack-mountable half-wide 1U form factor.
The NI PXIe-1085 18-slot chassis features a high-bandwidth, all-hybrid backplane to meet a wide range of high-performance test and measurement application needs.
The hybrid connector type in every peripheral slot enables the most flexibility in terms of instrumentation module placement.
 
正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)被廣泛使用在現今通訊系統上,舉例4G、5G、Wi-Fi通訊都有使用到這項技術,
它的良好頻譜使用效益、抵抗因多路徑傳輸導致的內符元干擾之表現,都讓它在眾多調變技術中脫穎而出。即便如此,正交分頻多工仍須面臨載波頻率偏移、都卜勒效應等問題,
尤其在現今的行動通訊,移動物體間的訊號傳輸隨處可見,因都卜勒效應而產生的頻率選擇通道使正交分頻多工在接收端的通道估測成為重要的步驟,
如何正確估算各子載波通道下的通道響應使等化器還原成正確的訊號,有許多方法分別適用在不同環境下的通道。本次研究將會基於GNU Radio軟體搭配USRP硬體,
探討實際運作的正交分頻多工系統下的幾個通道估測方法與等化器運作程序,並嘗試設計一個全新的等化器。
OFDM 是一項重要且廣泛應用於現代通訊系統的技術,如無線區域網路 (wireless LAN)、無線寬頻技術(broadband wireless access),都利用了 OFDM 技術來增加傳輸速度[1]。 在 WLAN 系統中使用 Barker Code 作為同步碼,這會使解調出的訊號準確度不足,因此我們使用高自相關性的非週期序列 Complementary sequence 來替代[2-4],去觀察並補償訊號再通過通道後產生的載波頻率偏移, 另外也以Cyclic prefix(CP)去觀測並計算其產生的取樣頻率偏移(SFO)。基於軟體定義無線電的原理,我們撰寫在傳送端插入同步碼的程式,透過電腦將基頻訊號送至射頻端硬體,將訊號升頻後經由天線傳至空氣中, 另一方面,接收端天線將訊號降頻與取樣後,將基頻訊號送至電腦,我們撰寫根據同步碼偵測與修正頻率偏移等基頻演算法,實現一OFDM的系統雛形。
正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是近年來被廣泛運用在通訊系統中的一種調變技術 ,4G行動網路便也運用到正交分頻多工的技術,然而,由於接收端與傳送之間的本地震盪器不同步使得正交分頻多工系統對載波頻率偏移的影響非常敏感。本次專題報告中,我們將研究在不同形式步碼的情況下,所產生頻率偏移影響,以及訊號解調的準確度。基於軟體定義無線電的原理我們將傳送端插入同步碼與接收估計並修正頻率偏移等功能實現於硬體中,並實際傳送訊號空氣。
OFDM是一項重要且廣泛應用於現代通訊系統的技術,如無線區域網路、無線寬頻技術,都利用了OFDM技術來增加傳輸速度,如果要對現今及未來通訊發展方向有所認識的話,勢必要先了解OFDM的運作機制。因此我們希望能模擬設計一個基本的OFDM通訊系統,在建立模型的過程中,不僅可以與過去所做過的通訊系統作比較,也能對OFDM的理論與應用方面有更深刻的了解。在這次專題主要會探討OFDM對於無線通道的選擇性和頻率偏移對其造成的影響,將會使用Labview來實做軟體部分,並以USRP作為硬體的收發端。
在前次專題中我們實現了一個傳送文字檔的無線傳輸系統,但當時卻忽略了傳輸過程中會發生了頻率偏移。因此在本次專題我們將會著重在訊號傳輸過程中接收端的同步區塊,主要分為訊框同步跟頻率同步兩大部分,其中訊框同步主要是利用同步碼去找到正確的取樣起始點;頻率同步則主要是利用 Moose 演算法 (Moose algorithm)計算出的頻率偏移去修正訊號偏移的頻率,訊號經過同步後使得訊號在接收端處理後得以盡量還原回始訊號。進入實作觀測時我們會使用一套軟體定義無線電平台,包含硬體USRP與軟體Labview,並且採用QPSK調變,在星座圖上觀察訊號偏移的情形以及修正後的結果。
在無線通訊系統中,多重路徑及雜訊干擾都會對於訊號的傳收會造成嚴正的干擾,但是偽隨機雜訊序列具有十分良好的相關特性,因此具有相當高的抗多重路徑及抗雜訊干擾能力,其中最大長度序列事最重要也最常被拿來使用的偽隨機雜訊序列。在此次的專題中將會設計一個以軟體定義無線電為基礎的最大長度序列通訊平台系統,利用此平台我們將得以實際對最大長度序列進行傳送及接收,並驗證其自相關特性,以及觀察雜訊對最大長度序列的影響。
所謂的「合作式通訊」就是系統由Source(來源端)、Relay(中繼站)、Destination(目的端)所組成。在硬體實作中,透過電腦LabVIEW設計的程式,連接並控制硬體模組USRP,便能將資料從傳送端,經過中繼站再轉傳給接收端解調,完成整個轉傳過程。實作的結果:電腦模擬部份,驗證Relay確實可以減少訊號受到距離衰減的影響,將其置於Source與Destination中點並進行解碼判斷都可大大降低錯誤率,有效提升整個系統的品質。
長期演進技術(簡稱LTE)是現今發展4G的高速無線通訊標準。但在過於高速的移動下,LTE無法提供穩定的傳輸,容易產生斷訊。因此,在高速移動的狀況下,改善與修復LTE的表現是我們的主要目標。所以這個專題的主要目標為分析與改善傳輸中繼點的表現,以及完成使用中繼點的模擬結果。
無線裝置的發展一直以來都受到了電池有限的電量所侷限,而在RF enabled WET(無線能量傳輸)科技有了最新的突破,
名為WPC(無線充電通訊),然而該技術還有許多困難待我們解決。
本次專題用我們目前知道的知識來模擬無線充電的環境,以程式碼模擬出基本Energy Harvested的環境,
試著以3個中繼站加上隨機並大量的資料當作訊號來源,將每筆結果統計起來,看是否符合實際情況。
傳統多載波系統在頻寬的使用、跟抗頻率選擇衰減上有很大的缺陷。所以利用大量正交子載波的調變方式跟傳統多載波結合期望能有效解決問題,並透過模擬來幫助驗證。藉由大量鄰近正交子載波來減少頻寬使用量,並且對抗頻率選擇性衰減。此外亦利用保護區間的設計來對抗ICI,更進一步用循環字首來對抗ISI所帶來的問題。
展頻通訊原運用於軍方,是一種將訊號加密傳輸的技術,大致分為直接序列展頻DSSS和跳頻展頻FHSS,本次藉由LabVIEW經實作一個簡易的DSSS系統,使用C語言與LabVIEW程式進行模擬,藉由模擬結果了解DSSS的特性,幫助理解展頻通訊。
利用OpenBTS、USRP與GNU-Radio架設一個開放式基地台來進行語音通話。
Jakes是適用於都市的通道模擬模型,根據模型得到的參數,對電磁波傳輸的解調有幫助,希望透過研究結果,取得統計數據,幫助理解通訊系統。利用C++執行每一單筆符號(Symbol),從調變、通道、到解調,二元判斷其結果,統計位元錯誤率(BER),輸出到Matlab上作圖。