教師著作
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Item 以CEFR為基礎之數位華語文行動學習載具之研發(2010-12-17) 何宏發; 蔡忠霖在數位化時代語言學習機是學習第二語言不可或缺的重要工具，以往語言學習機大 部分所服務的對象為英語、日語學習者，而有鑑於全球化趨勢，華語成為廣大非華語系 國家之人士所學習的語言，為增進華語文學習者之學習效果，本研究是利用行動學習概 念，將數位化的華語文教材導入行動學習載具中。在本計劃中將以現有的開發平台，配 合軟體開發工具以及子計畫三之評量系統、子計畫一之教材，植入數位化華語文行動學 習工具軟體，以達到外國人士有效率學習華語文之目標。為了驗證華語文行動學習機之 效益，我們也會利用外國華語文學習者來進行相關實驗，取得數據回饋我們的行動學習 教材。利用現有的硬體架構整合華語文學習軟體，使得使用華語文學習機的學生能夠隨 時隨地而且更有效果、更有效率的學習。預期其系統架構能夠達成(1)字的學習；(2)詞 彙的學習；(3)句子的學習；(4)發音的學習；(5)會話的學習；(6)情境的學習，以及其 他能使用多媒體應用之華語文教材。Item WiMAX行動網路之智慧化資源要求分配技術(行政院國家科學委員會, 2011-07-31) 王嘉斌在本計畫中，我們研究在IEEE 802.16e無線都會廣域網路(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)中換手連線和新進連線之間頻寬分配問題、ertPS服務之頻寬要求分配和排程技術，以及WiMAX/WiFi整合網路中頻寬分配和計價等問題。本計畫第一年將對新進連線和換手連線頻寬分配問題作深入研究。我們將以理論推導的方式分析無線網路中新進連線與換手連線在不同比例下保留頻寬對於服務品質和系統效能的影響，並且以此理論模型為基礎提出我們的連線允入控制演算法(Connection Admission Control Algorithm)。我們設計的演算法將會考慮目前基地台的網路負擔情況來動態調整允入控制的規則和換手連線之保留頻寬，以提昇換手連線用戶的服務品質，並且同時增加頻寬使用效能。 針對VoWiMAX (Voice over WiMAX)服務，本計畫第二年將針對IEEE 802.16e無線都會廣域網路中延伸即時性輪詢服務(Eextended-real-Time Poling Service；ertPS)設計一動態的頻寬分配和排程機制。ertPS服務類型主要是用來用來提供即時的資料流傳輸，能週期性地傳送可變動大小的封包，其應用服務例如具無聲壓縮的VoIP服務。我們計畫研究及分析VoIP服務在IEEE 802.16e網路中的服務品質，並且同時研究設計ertPS的頻寬要求分配以及排程技術。 前兩年的計畫我們著重在WiMAX網路包括允入控制以及ertPS服務之動態頻寬要求分配方法等技術問題，而在第三年計畫中，我們將對於WiMAX與WiFi的網路整合進行探討。未來當WiMAX都會網路掘起時，未來如何將WiMAX與WiFi的網路做有效之整合將是一個重要的問題。我們計畫以賽局理論中動態賽局(Dynamic game)找出具有優勢equilibrium之研究，對此異質網路之間頻寬資源分配以及計價問題做深入探討，以增進WiMAX/WiFi整合網路之頻寬效能，增加服務提供商營收，同時維持使用者服務品質。Item 達成無線網路上下傳的比例公平性(行政院國家科學委員會, 2010-07-31) 王嘉斌在本計畫中，我們研究在IEEE 802.11 無線區域網路(WLAN)中上傳和下傳的公平 性問題。在基礎模式(infrastructure-mode)的無線網路中，資料傳輸分成上傳和下傳；其 中上傳是指資料由無線工作站(mobile stations)傳送至基地台(Access Point，AP)，而下 傳是指資料由基地台傳送至無線工作站。由於802.11 媒體存取控制層(Medium Access Control，MAC)所使用的分散協調式功能(Distributed Coordination Function，DCF)對於 每一個工作站(包括基地台)提供了相同的傳輸機會，將會導致無線網路中上傳和下傳吞 吐量(throughput)的不公平。而這個現象在無線工作站數量增加時將會是更為嚴重的問 題。 在本計畫中我們將會以理論推導的方式分析無線網路中上下傳吞吐量不公平的現 象，並且以此理論模型研究文獻中所提出方法之效能。同時我們也將會提出我們的類 神經網路自適性調整演算法(Neural-Network Based Adaptive Algorithm)，並且比較我們 的方法與文獻中提出方法的效能。我們將提出的演算法是使用類神經網路學習無線網 路系統參數和上下傳吞吐量之間非線性的函數關係，然後將所學到的知識，根據應用 層的服務品質(Quality of Service，QoS)需求調整系統參數，達成公平的上下傳吞吐量比 例。在本計畫中所提出的理論分析以及調整上下傳吞吐量的演算法，希望可作為未來 無線區域網路系統設計之參考。Item A Cross-Layer Design for Per-Flow and Weighted Fairness between Uplink and Downlink in WLANs(2010-11-19) Chiapin Wang; Hao-Kai Lo; Kueihsiang Liang; Chuyuan HsuIn this paper, we investigate a fairness issue between uplink and downlink flows in IEEE 802.11 Wireless Local Area Networks (WLANs). We propose a cross-layer adaptive algorithm which dynamically adjusts the minimum contention window size of Access Point (AP) according to the amount of downlink users and channel environments to achieve per-flow fairness. In case that uplink and downlink transmissions are with different bandwidth demands for various applications, our algorithm can efficiently find the optimal contention window size which provides weighted fairness based on their resource requirements. The simulation results demonstrate that our scheme can effectively provide both per-flow fairness and weighted fairness in a varying heterogeneous WLAN environment.Item Adaptive Admission Control Algorithm in IEEE 802.16e Broadband Wireless Access Networks(2010-01-01) Chiapin Wang; Hsin-Chi Lin; Hao-Kai LoThe emerging IEEE 802.16e Broadband Wireless Access (BWA) network is one of the most promising solutions to provide ubiquitous wireless access with high data rates, high mobility, and wide coverage. In the paper we develop a novel Connection Admission Control (CAC) algorithm for IEEE 802.16e mobile BWA networks to simultaneously improve the utilization efficiency of network resources and guarantee Quality of Services (QoS) for handoff connections. The proposed CAC scheme dynamically adjusts the amount of reserved bandwidth for handoff users according to the arrival distributions of handoff and new coming connections. Simulation results demonstrate that the proposed CAC algorithm can increase the number of admitted connections and also provide handoff QoS.Item Application of Neural Networks on Rate Adaptation in IEEE 802.11 WLAN with Multiples Nodes(2010-07-11) Chiapin Wang; Jungyi Hsu; Kueihsiang Liang; Tientsung TaiThe paper presents an adaptive Auto Rate Fallback (ARF) scheme to improve the performance of aggregate throughput in IEEE 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) with multiple nodes. When the number of contending nodes increases, using ARF will be likely to degrade transmission rates due to increasing packet collisions and can consequently cause a decline of the overall throughput. In this paper we propose a neural-network based adaptive ARF scheme which improves the throughput performance by dynamically adjusting the system parameters that determine the transmission rates according to the contention situations including the amount of contending nodes and traffic intensity. The performance of our scheme is evaluated and compared with that of other LA schemes by using the Qualnet simulator. Simulator results demonstrate the effectiveness of the propose algorithm to improve the performance of aggregate throughput in a variety of 802.11 WLAN environments.Item Achieving time-based fairness for VoIP applications in IEEE 802.11 WLAN using a cross-layer approach(2010-09-30) Chiapin Wang; Tientsung TaiIEEE 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) Physical Layer (PHY) offers multiple data rates. In multi-rate WLANs, 802.11 Medium Access Control (MAC) protocol, Distributed Coordination Function (DCF), essentially provides equal transmission opportunities to each sender host, causing the degradation of system throughput due to some hosts using low rates. In this paper we propose a cross-layer link adaptation scheme which improves throughput by adjusting MAC parameters according to PHY data rates to achieve time-based fairness instead of throughput-based fairness. Most importantly, in comparison with other approaches using a deterministic manner for temporal fairness (e.g. OAR), our random-access-based approach in statistic can be more effective to restrict the maximum packet delay within a bound when the number of stations grows. We conduct the transmission scenario of VoIP applications to evaluate the performance of our proposed scheme and the results demonstrate its effectiveness.Item 應用於高速無線個人區域網路之60GHz低電壓低功耗與高整合度CMOS收發器(行政院國家科學委員會, 2010-07-01) 蔡政翰Item 先進相列雷達關鍵技術研究(行政院國家科學委員會, 2010-12-01) 周錫增; 甘堯江; 許恆通; 蔡政翰本計畫主要是協助中科院發展新一代之陣列雷達系統，研究工作由二大分項所組成，此二大分項又由5個研究工作所組成，其中分項(一)為主動式電子掃描系統前瞻關鍵研究，而分項(二)為被動雷達系統關鍵研究。 在分項研究(一)中，尤其是主動式電子掃描系統，針對RF系統和數位訊號之處理，相關研究構建了前瞻關鍵技術的核心。整體計畫由三大區塊建構而成，包括了陣列天線設計，高頻RF接收機之設計和陣列信號數位波之天線元素。計畫中將利用四個象限之陣列天線來形成Sum及Difference波束，並以主動雷達系統架構實現智慧型天線中switch-beam之概念，以產生具高方向性與低干擾之發射波束，進而優化了回射波在Sum和Difference的特性。在系統之實際構裝上兼顧了系統的擴充性和國內產業的優勢，故在天線設計方面採模組化的方式建構，以2n之元素(n=3)建構於同一模組上，並利用了IC製程之多層模板機構來建置相移器。本計畫為多年期計畫之第二年，將針對前一年計畫執行之成果進行延續性之研究。本年度之工作重點在於前端系統中所有主動元件關鍵零組件之電路設計以及陣列天線單元間耦合效應分析，另外為了考慮未來較多單元系統在電性功能及構裝上的擴充性，有關天線單元以及後端電路間進一步的整合亦將一併探討。有關在高頻操作下電磁波之可能造成耦合與輻射效應，包含天線單元彼此間及天線與後端電路之耦合亦將透過電磁分析模擬技術加以分析，最後將利用分析結果對系統端進行佈局之最佳化設計。 在分項研究(二)中，主要針對被動雷達系統進行關鍵技術之研究，此關鍵技術將包含三個重要關鍵技術(三個工作項目)需進行研究: (2.1)低訊干雜比目標來向(DOA)接收機關鍵技術： 主要是以FPGA設計環狀相列天線多模式數位波束成型處理，應用於被動相列雷達與雙態被動相列雷達系統，實現低訊干雜比(signal-to-interference and noise ratio, SINR)目標來向(Direction of arrival, DOA)估測的功能。配合設計超低訊干雜比尋向估計在角擴散環境之需求，進行全向性環狀相列天線強 健式零化延展之研究。並採用環狀相列天線多模式數位波束成型處理與倍頻多載波直接展頻序列(multiple frequency spreader – multiple carrier – direct sequence spread spectrum, MFS-MC-DSSS)調變波形，設計雙態被動相列雷達之低訊干雜比目標來向估測接收機架構與演算法。 環狀相列天線多模式數位波束成型處理產生雷達之直接路徑(line-of-sight, LOS)接收信號與飛行目標之反射回波信號，並以倍頻多載波直接序列展頻技術來滿足遠距離偵測、高距離解析度與抗干擾之需求，估測低訊干雜比飛行目標反射回波信號之目標來向。 研究項目包含： 環狀相列天線多模式數位波束成型處理FPGA設計。 倍頻多載波直接序列展頻波形設計與混淆函數公式推導。 環狀相列天線雙態被動相列雷達低訊干雜比目標來向估測接收機之抗雜訊性能模擬。 環狀相列天線強健式零化延展以減輕角擴散干擾對尋向估計之影響研究。 (2.2)低訊干雜比之主輔雙陣列天線之快速穩健適應性干擾消除法關鍵技術： 藉由民間廣播電台（類比FM與數位DVB）之發射信號，偵測空中未知目標物之反射信號，藉由天線產生適應性波束指向未知目標物反射之方向，增強未知目標物反射之接收訊號，並針對廣播電台直視波干擾信號與地下電台干擾信號進行干擾消除。主要技術包括智慧型天線波束成型、可適性濾波器。本關鍵技術預計研究項目為： 研究藉由Batch方法產生權重值之系統性能。 研究CLMS（Constraint Least Mean Square Algorithm）進行濾波器之權重值收斂，並探討其收斂速度與系統效能與Batch做比較。 研究收斂更為快速的CRLS（Constraint Recursive Least Square Algorithm）並探討其系統性能與Batch和CLMS做比較。 研究干擾直射波與目標物反射波入射角度偏差之系統容忍度模擬分析。 (2.3)應用於被動相列雷達系統超低訊雜比之直接路徑干擾消除法則： 和主動雷達不同，被動雷達不主動發射訊號即可偵測目標，故擁有不易被攻擊之主要優點而備受重視。在被動雷達系統中，由於直接路徑之接收訊號會把來自目標的回波訊號掩蓋。故必需消除直接路徑干擾，保留未知目標物回波。 在前一個年度的計畫當中，吾人基於直接路徑干擾延遲相對於接收機取樣頻率為整數的假設，設計出直接干擾消除機制及可適性演算法。然而，在更為實際的場景中，直接路徑干擾延遲可能具有分數間距。這將使得前述法則不能將干擾完全消除。因此在本年度的計畫當中，吾人首先將重新推導直接路徑干擾有分數間距時的時域或頻域訊號模型。接著將問題切割成兩個部份：分數間距干擾延遲估測和分數間距插補。首先，吾人將利用LS/WLS配合ANPA演算法進行直接路徑干擾延遲的估測，並且分析其複雜度和估測性能。在插補器的部份，吾人首先分析模擬現有的最小均方誤差(MMSE) FIR 插補器、多項式(Polynomial) FIR插補器、及Farrow架構插補器之插補性能，並進一步開發高精度的插補演算法。 本研究之成果可做為強化被動雷達系統設計之參考依據，所開發之分數間距延遲估測及高精準度插補器等演算法亦可應用於無線通訊領域。Item Fairness Analysis of Throughput and Delay in WLAN Environments with Channel Diversities(SpringerOpen, 2011-07-19) Chiapin Wang; Hao-Kai Lo; Shih-Hau FangThe article investigates fairness in terms of throughput and packet delays among users with diverse channel conditions due to the mobility and fading effects in IEEE 802.11 WLAN (wireless local area networks) environments. From our analytical results, it is shown that 802.11 CSMA/CA can present fairness among hosts with identical link qualities regardless of equal or different data rates applied. Our analytical results further demonstrate that the presence of diverse channel conditions can pose significant unfairness on both throughput and packet delays even with a link adaptation mechanism since the MCSs (modulation and coding schemes) available are limited. The simulation results validate the accuracy of our analytical model.