實驗步驟

第四章模擬實驗與討論

4.1 實驗步驟

我們在這章節當中解說實驗的步驟、設定、模擬結果，以及結果上的分析。

首先，實驗中對於因為距離基地台遠近所造成的影響，以 SNR 值的表現作為代表，

同時我們也置入 Rayleigh fading，模擬在都市叢林環境下 SNR 值的表現分布。

設定每一次 time slot 前使用者回饋(feedback)CSI 狀況讓基地得知。套用 Shannon-Hartley Theorem 推算出每一位使用者可以接受的最大傳輸速率。每一個頻道都遭受 independent channel fading，頻道之間的衰減互不影響。系統運作流程，如圖 4-1 所示：

圖 4-1 系統運作流程

第一步驟：回饋 CSI 至基地台，並計算Y_i^h(t)

將 N 個使用者於目前時程 t 對於各個頻道 h，hD，的收聽狀況 SNR 回饋給基地台，如此一來每一個頻道有 N 個 CSI 經由 uplink 回饋至基地台。利用(1)式，

計算時程 t 使用者i，iG，對於頻道 h，hD，最高可以接受頻道的傳輸速率為Y_i^h(t)，Y_i^h(t)R，iG。基地台擁有 N 位使用者對於頻道 h 可接受最高傳輸速率，



Y1^h⁽t^),Y2^h⁽t^),Y3^h⁽t^),^,Y_N^h⁽t⁾



。進入第二步驟。

第二步驟：N_i(t1)0,iQ

 

t ,t 1

讓_i^t有意義，必須確定Q

 

t 中的每一位使用者ⁱ，是否收到一個以上的編碼封包。如果沒有，至第三步驟；否則，開始使用本次演算法計算並配給適當傳輸速率，進入第四步驟。

第三步驟：計算頻道 h，hD，適當傳輸速率

得知



Y1^h⁽t^),Y2^h⁽t^),Y3^h⁽t^),^,Y_N^h⁽t⁾



後將各個值帶入(3)式之中的Y_i^h(t)，iG，先前假定頻道 h 的傳輸速率q_h屬於R集合中的一員。R 集合中的值逐一帶入q_h

 

t，計算哪一q_h

 

t 在目前時程 t 可以獲得最大效益，最多使用者可以承受。

 

t Y (t)

q_h  _i^h ，則I_i^h

 

t 為 1；否則為 0。了解可獲得最大效益的q_h

 

t 集合，最後挑出最小q_h

 

t 為q_h^*

 

t ，基地台將此值設定為頻道 h 適當傳輸速率。進入第八步驟。

現在我們想了解 P 值要設定為多少大小，篩選使用者群優先設定頻道的傳輸速率可以得到比較好的結果。切割最大值_max^t 與最小值_min^t 區段並且透過 P 值觀察不同使用者群對系統的影響及變化，詳見圖 4-2。圖 4-2 表示 1/2 等比例下切割為 P=0~1/2 與 P=1/2~1；1/3 等比例下切割為 P=0~1/3、P=1/3~2/3 與 P=2/3~1；

1/4 等比例下切割為 P=0~1/4、P=1/4~2/4、P=2/4~3/4 與 P=3/4~1；1/5 等比例下切割為 P=0~1/5、P=1/5~2/5、P=2/5~3/5 P=3/5~4/5 與 P=4/5~1。

結果的判別方面，我們利用整體系統花費的時程和整體系統的 throughput 這兩樣參數。

圖 4-2 _max^t 與_min^t 之間以 1/2、1/3、1/4、1/5 等比例切割

 整體系統花費的時程(The total number of time slots)：

我們保證使用者都收到足夠解碼且相互獨立的封包數量 K，而且整體系統是 Multicast，使用者隨著時間經過逐漸收滿 K 個獨立編碼封包。當有一位使用者尚未收滿 K，但其他已收滿，基地台還是會發送封包給每一位使用者，

而我們擷取的是所有使用者皆已收到 K 個獨立編碼封包的花費時間，不管是否其他使用者已收到大於 K 個獨立編碼封包。

 整體系統的 throughput(System throughput)：

已知整體系統的花費時程和保證使用者都收到足夠解碼且相互獨立的封包數量 K，Multicast 的系統讓我們知道不管經過多久時間，使用者皆已收到等於或大於 K 個獨立編碼封包，整體系統結束服務。整體系統的 Throughput 等於使用者都收到足夠解碼的封包數量 K 除以整體系統花費的時程。

測試時 P 值固定，直到所有使用者收到大於或等於 K 個獨立編碼封包，基地台完成服務。每一次實驗，我們會帶入不同 P 值測試。

另外我們設定不同 P 值各實驗 1 萬次，實驗不同範圍內的使用者並計算 1 萬次的實驗中整體系統花費的時程與整體系統的 throughput 的標準差，經由標準差瞭解該範圍的變動程度，假如變動程度較小，表示此範圍內套用演算法整體效能較為穩定。透過以上方式，我們要尋找_i^t的合適篩選範圍。

Channel bandwidth 20 MHz

Number of users 16、32、64、128、256、512、1024

Number of channels 80

The length of time slot 0.5 ms

The size of packet 125 bits

Data rate of users 0、1、2、3、….、10 packets/slot Sufficient packets K 2230 packets

表 5 實驗環境參數設定

我們在以上實驗環境的基礎上，首先觀察整體系統的 throughput。觀察不同的_i^t，iQ(t)的篩選範圍，在參數上的變化，取出表現比較優的範圍。

整體系統的 throughput 之標準差計算是基於每一次實驗得到整體系統的

throughput 的結果^J，而且假設J 代表第一次實驗的結果。設實驗次數為 L，累¹

在文檔中 OFDM無線系統下有限封包長度之機會式群播排程研究 (頁 32-37)

第四章 模擬實驗與討論

4.1 實驗步驟





 

 





 

 

 

 

 

 

 

第四章模擬實驗與討論