整體系統運作

最大比例選擇傳輸與最大比例差分傳輸系統，接收端需要傳送訓練序列至傳 送端估計通道參數，訓練序列與傳遞訊息必頇在同一頻段上，估測出來的通道參 數才有意義，因此系統需操作在分時雙工模式方能運作。如圖 4.3 所示：

. .

T S T S. . T S. . T S. .

Data Data Data

Tx

Rx

圖 4.3 TDD 示意圖

其中T S. .為訓練序列，傳送端與接收端在同一頻段上，T S. .為接收端傳送訓練序 列給傳送端，使傳送端可以估測通道的時間點，Data 為傳送端傳送資料給接收 端的時間點。現在 Data 時間長度是一樣的，即為傳送的符元數相同。如果通道 變化稍微快一點，Data 的後半部時間點的符元可能會有嚴重的錯誤。因為通道 已經改變，傳送端還是使用之前的通道資訊來傳送資料。為了避免這個情況，必 頇針對 Data 時間長度做變化調整，即為增減所傳送的符元個數，達到良好的系 統運作。如圖 4.4 所示：

Data Data Data

. .

T S T S. . T S. . T S. .

Tx Rx

圖 4.4 TDD 調整傳送符元個數示意圖

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以下提出了幾種方式來檢查後半部時間點的符元是否嚴重錯誤。

方法一： 接收端可以利用高比 例(High-Rate)循環冗贅核對(Cyclic Redundancy Check, CRC)[11]等編碼方式來偵測錯誤，如果接收端累積過多符元錯誤 即可縮短所傳送的符元個數，若都無錯誤可以增加傳送符元數，來提高 傳輸率。此方法在最大比例選擇傳輸與最大比例差分傳輸都皆可使用。

由於最大比例選擇天線的方式是利用接收端累積符元能量對抗雜訊選擇天線，針 對最大比例選擇天線特性提出方法二、三。

方法二： 利用查看接收端選擇天線的方式。一般來說，當接收端選擇天線後，後 面的符元皆與前面的符元所選擇的天線為一樣的，除非有雜訊的干擾。

但是如果後面的符元接收端所選擇天線與前面的符元所選擇的天線，表 示的通道已經變化，接收端傳送領導訊號的時候就可以通知傳送端將所 傳送的符元數減少，使得 Data 時間的時間縮短，達到接收端天線選擇 正確率。

方法三： 與方法二的概念大致相同。利用視窗(window)的方式判斷接收端符元能 量的累積。一開始接收端以 μ 個符元來累積能量，當收到 μ+1 的符元，

就把第一個符元移除，這樣能馬上判斷新的符元，以此類推。而接收端 所累積之能量有變小的趨勢，即為通道在改變。如果有兩天線所累積的 符元能量差不多的時候，接收端知道接下來有可能選錯天線，所以在接 收端傳送領導訊號的時候就可以通知傳送端將所傳送的符元數減少，使 得 Data 時間的長度縮短，達到接收端天線選擇正確率。

方法二、三，因為是利用接收端判斷天線和接收端累積符元能量的方式，因最大

42 (Code-Division Multiple Access, CDMA)[12]的概念，將空出來得訓練序列d t 來加₃[ ] 在所要估測通道的訓練序列(d t₁[ ]、d t₂[ ])，而附加的訓練序列d t 乘上所需傳₃[ ]

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第五章

系統模擬結果與討論

本 章 節 將 模 擬 將 空 時 方 塊 碼 (Alamouti) 和 傳 輸 波 束 成 型 (Transmission Beamforming)與最大比例選擇傳輸(SMRT)和最大比例差分傳輸(DMRT)在傳送端 完全知道通道資訊以及通道資訊是用第四章所提出的估計之方法的情況下的效 能，並以電腦模擬出各個方法的位元錯誤率。

5.1 模擬參數

表 5.1 系統模擬參數

調變(Modulation) OFDM+BPSK or QPSK 載波頻率(Carrier frequency) 62.5GHz

頻寬(Total bandwidth) 200MHz

子載波個數(Number of Subcarrier) 128 有效符元時間(Useful symbol time) 640ns

護衛間隔(Guard interval) 160ns

功率延遲剖面(Power delay profile) [-7, -17, -2, -17, -17, -7, -22, -15 ]dB 最大延遲擴散(Maximum Delay Spread) 70ns

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表 5.1 為系統模擬參數，模擬時假設載波同步、符元同步是完美的且功率放 大器、數位轉類比、類比轉數位轉換器都不會造成信號失真。通道模型為室內 (indoor)且非直視性(non-line-of-sight, NLOS)，雜訊為加成性白高斯雜訊，詳細通 道模擬於[13]，除了模擬圖 5.7 更動天線數來證明以外，其餘模擬圖之傳送接收 天線個數皆為 2。

5.2 模擬結果與討論

 傳送端完全知道通道資訊

 最大比例選擇傳輸

由圖 5.1 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變累積不同 μ 符元且傳送天線完 全知道通道資訊之位元錯誤率模擬圖可知，當 μ=40 時的位元錯誤率幾乎不會再 往下降，即 μ=40 時累積的符元個數足以對抗雜訊，所以之後的模擬圖 μ 的值皆 為 40，其中 prefect 代表天線為完全選對的情況下。

圖 5.2 可知包含子載波功率分配的效能比不包含子載波功率分配效能佳，故 接下來之模擬圖都具有子載波功率分配。

圖 5.3、5.4 分別是最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變及四相相移鍵控調變，

且傳送天線完全知道通道資訊，利用第二章節的各種改善的方法、Alamouti 與傳 輸波束成型的位元錯誤率之比較圖，其中(μ=40，ρ=1)線為預編碼權重只做子載 波功率分配的情況下。可以知道當預編碼權重加了擾動後計算，且再加上決策回 授後，整個系統錯誤率比全部選擇對的天線時還要低，代表所提的方法的確使最 大比例選擇傳輸系統效能提高。

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圖 5.5 是最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變群組個數 ρ 不同，且傳送天線 完全知道通道資訊之位元錯誤率，當 ρ=1 時代表和原本的方法是無改變的，而 ρ=2 時的位元錯誤率與 ρ=1 時的位元錯誤率幾乎一樣，但是所需傳送的符元數卻整整 少了一半，當 ρ=2 時只需傳送 20 個符元來判斷天線，整體的系統累積能量時間 縮短，但 ρ=4 的時候的錯誤率開始變差，但效能還是比 Alamouti 好且只需 10 個 符元即能判斷天線，但 ρ=8 的時候雖然只需 5 個符元，而效能卻大幅降低，在高 訊號雜音比的時候還有可能比 Alamouti 差，故使用群組選擇天線，選擇 ρ 等於 2 或 4 的時候較為恰當。

圖 5.6 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變使用一個符元而群組個數 ρ 不同 且傳送天線完全知道通道資訊之位元錯誤率，當 ρ=1 時的錯誤率就如同圖 5.1 中 μ=1 時的錯誤率，兩條線的意思相同，當 ρ 慢慢增加，效能也逐漸變好，但 ρ=8 之後，效能並無改善太多。

 最大比例差分傳輸

圖 5.7 為最大比例選擇傳輸與最大比例差分傳輸二相相移鍵控調變且傳送天 線完全知道通道資訊之位元錯誤率模擬圖，最大比例差分傳輸雖在低訊號雜音比 效能不佳，但在高訊號雜音比時錯誤率比 Alamouti 佳。而最大比例選擇傳輸使 用了預編碼權重擾動，整體的效能還是比最大比例差分傳輸好 1dB 左右，但是最 大比例差分傳輸複雜度較低。

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 接收端傳送訓練序列給傳送端，傳送端估測通道資訊

圖 5.8 通道估計不同天線個數以及子載波個數之均方誤差，由(4.32)式可知 利用的通道估計的錯誤率的臨界值，此臨界值與子載波個數有關，和傳送或是接 收天線無關，即為當子載波個數變多，所傳輸的能量增加，通道估計較準確，而 當傳送接收天線個數變多或是減少，要估計的通道的多寡並無影響，由圖 5.8 的 模擬即可驗證。

 最大比例選擇傳輸

圖 5.9 為最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變各種方法改善使用第四章所提 的通道估計之位元錯誤率，與圖 5.3 相比可知最大比例選擇傳輸對通道估計的靈 敏度較 Alamouti 高，所以最大比例選擇傳輸的整體效能降低，在高訊號雜音比 時 Alamouti 甚至會比最大比例選擇傳輸的效能高。

 最大比例差分傳輸

圖 5.10 最大比例選擇傳輸與最大比例差分傳輸二相相移鍵控調變使用第四 章所提的通道估計之位元錯誤率，其中的群組選擇法 ρ=64 時，效能與 Alamouti 幾乎相同，而最大比例差分傳輸的通道估計靈敏度比最大比例選擇傳輸和 Alamouti 低，在完全知道通道資訊時低訊號雜音比最大比例差分傳輸的效能比 Alamouti 差，且與最大比例差分傳輸的差距縮小。

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圖 5.1 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變累積不同 μ 符元傳送天線完全知道 通道資訊之位元錯誤率

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圖 5.2 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變傳送天線完全知道通道資訊之傳送 端有無子載波功率分配錯誤率

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圖 5.3 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變傳送天線完全知道通道資訊各種方 法改善之位元錯誤率

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圖 5.4 最大比例選擇傳輸四相相移鍵控調變傳送天線完全知道通道資訊各種方 法改善之位元錯誤率

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圖 5.5 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變群組個數不同傳送天線完全知道通 道資訊之位元錯誤率

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圖 5.6 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變單一符元群組個數不同傳送天線完 全知道通道資訊之位元錯誤率

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圖 5.7 最大比例選擇傳輸與最大比例差分傳輸二相相移鍵控調變傳送天線完全 知道通道資訊之位元錯誤率

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圖 5.8 通道估計不同天線個數以及子載波數之均方誤差

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圖 5.9 最大比例選擇傳輸二相相移鍵控調變各種方法改善加通道估計之位元錯 誤率

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圖 5.10 最大比例選擇傳輸與最大比例差分傳輸二相相移鍵控調變加通道估計之 位元錯誤率

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第六章 結論

在本論文中，我們在只有傳送端具通道資訊下提出最大比例選擇傳輸以及最 大比例差分傳輸之系統與改善方法，以及系統在分時雙工模式下，如何讓傳送端 估計通道資訊時也能使系統可以彈性運作。

傳送端完全知道通道資訊下，在最大比例選擇傳輸中，有子載波率分配、增 加接收端天線選擇正確率以及決策回授，使得效能提升。因上述方法需花費時間 累積接收符元能量，故提出群組天線選擇方式以降低接收端累積之符元數。而最 大比例差分傳輸的效能雖差 1dB 左右，但複雜度低。但在通道估計中，最大比例 選擇傳輸的通道靈敏度高於最大比例差分傳輸，即為通道估計越不準確最大比例 選擇傳輸的效能就越差，導致最大比例差分傳輸與最大比例選擇傳輸效能差距縮 小。

我們所提出的最大比例選擇傳輸以及最大比例差分傳輸之最大好處為，接收

我們所提出的最大比例選擇傳輸以及最大比例差分傳輸之最大好處為，接收