第五章、 電腦模擬結果及分析
5.1 Coded OFDM/CDMA 系統模擬結果
5.1.2 模擬結果及討論
5.1 圖到 5.6 圖為渦輪等化架構搭配 BCJR 解碼器，比較不同段長（段長指 符元交錯器處理的資料長度與位元交錯器處理的資料長度之乘積）以及有無使用 位元交錯器的系統效能。我們將逐一進行討論。首先圖5.1 顯示在雙路徑固定通 道環境下，比較不同段長的系統效能。由圖中可以得知在固定通道的環境下，段 長位元數為20×256×2與段長為100×256×2位元均能達到極佳的系統效能，也 就是當一次處理段長為20×256×2位元的資料序列的渦輪等化架構，在Eb/No 大於3dB 的情況下，已經可以達到只有可加成性白色高斯雜訊分佈的通道環境 下的系統效能。此外還有另一個值得注意的地方，從圖中亦可以發現當渦輪等化 架構所執行的遞迴次數增加，系統效能也隨之被改善。這代表了在前級等化器及 後級解碼器之間傳遞資料的軟性資訊可靠度會隨著遞迴次數增加也愈佳。但由圖 中可知系統效能改善程度會隨著渦輪等化器遞迴次數增加而減緩，這代表遞迴次 數有上限。
5.2 圖顯示在雙路徑衰減通道環境下，比較不同段長的系統效能，由圖中可 以得知在衰減通道的環境下，將段長位元數為20×256×2增加至100×256×2位 元可以增加系統效能。顯示了一次處理的資料長度愈長，也就是交錯器能夠使相 鄰的位元打到更遠的位置而使得遭受到的通道環境愈不同，對於解碼器而言，每 個輸入位元的相關性也愈低，愈能接近BCJR 演算法的假設條件，因此提升了系 統的效能。在圖5.2 的模擬中，同時我們將載波頻率由 2GHz 提升至 4GHz，以 提高通道環境在時域上的衰變次數，亦即降低了鄰近的傳送訊號遭受通道衰減影 響所產生的相關性。由圖中可以發現，對於同樣一次處理資料段長為100×256×2 位元的系統而言，通道變化較快的系統模擬效能會較通道變化較慢的系統模擬效 能來的佳，也再次驗證前面所說明的，當每個資料位元的相關性愈低時，系統的 效能也愈佳。
由第三章 3.2.6 小節可以知道，資料序列的長度過長將會造成系統運算複雜 度過高。我們比較5.3 圖及 5.4 圖可以觀察出，一次處理的資料位元數長度為
2 256
20× × 的情況下，使用位元交錯技術的系統效能，與一次處理的資料位元數 長度為100×256×2的情況下，但未使用位元交錯技術的系統效能幾乎相同。這 表示的意義就是我們可以增加使用簡單的位元交錯技術來取代一次處理極長的 資料序列。然而，從5.4 圖至 5.6 圖發現使用位元交錯器並不會對系統有所改善，
這是由於當多路徑通道干擾嚴重時，展頻碼之間的正交性破壞嚴重，於是增加了 符元之間的干擾。
接下來從 5.7 圖到 5.12 圖為渦輪等化架構搭配 SOVA 解碼，比較不同段長以 及有無使用位元交錯器的系統效能，由於模擬結果顯示使用SOVA 解碼與使用 BCJR 解碼的系統效能均相同。實際上由 3.2.4 小節介紹 BCJR 演算法時就可以知 道兩者會達到相同系統效能的原因。對於只有一個解碼器的渦輪等化架構而言，
BCJR 演算法無法得到資訊的事前機率，這使得原本為 MAP 解碼的 BCJR 演算 法只能達到ML 解碼的效能。然而由 3.2.6 小節顯示 MAP 解碼器的運算複雜度 較SOVA 解碼器來的高，所以這也顯示了我們能將渦輪等化架構後級 BCJR 解 碼器以SOVA 解碼器取代，以降低系統的運算複雜度。
0 1 2 3 4 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fix Channel CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
20x256x2 (stage0) 20x256x2 (stage1) 20x256x2 (stage6) 100x256x2 (stage0) 100x256x2 (stage1) 100x256x2 (stage6) AWGN-SDVA
圖5.1 渦輪等化架構搭配 BCJR 解碼在雙路徑固定通道下，
比較不同段長的系統效能
0 2 4 6 8 10 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fading Channel
fc=2G Hz / vc=120 us / Ts=64 us CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
20x256x2 (stage0) 20x256x2 (stage1) 20x256x2 (stage6) 100x256x2 (stage0) 100x256x2 (stage1) 100x256x2 (stage6) 4G-100x256x2 (stage0) 4G-100x256x2 (stage1) 4G-100x256x2 (stage6) AWGN-SDVA
圖5.2 渦輪等化架構搭配 BCJR 解碼在雙路徑衰減通道下，
比較不同段長的系統效能
0 1 2 3 4 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fix Channel CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
圖5.3 渦輪等化架構搭配 BCJR 解碼在雙路徑固定通道下，
段長為20×256×2位元，比較有無使用位元交錯技術的系統效能
0 1 2 3 4
Eb/N0 (in dB) 10-05
10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit Interleaving (stage0) Without Bit Interleaving (stage1) Without Bit Interleaving (stage6) Bit Interleaving (stage0) Bit Interleaving (stage1) Bit Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
0 2 4 6 8 10 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fading Channel
fc=2G Hz / vc=120 us / Ts=64 us CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
圖5.5 渦輪等化架構搭配 BCJR 解碼在雙路徑衰減通道下，
段長為20×256×2位元，比較有無使用位元交錯技術的系統效能
0 2 4 6 8 10
Eb/N0 (in dB) 2-Path Fading Channel
fc=2G Hz / vc=120 us / Ts=64 us CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
圖5.6 渦輪等化架構搭配 BCJR 解碼在雙路徑衰減通道下，
段長為100×256×2位元，比較有無使用位元交錯技術的系統效能
0 1 2 3 4 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fix Channel CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
20x256x2 (stage0) 20x256x2 (stage1) 20x256x2 (stage6) 100x256x2 (stage0) 100x256x2 (stage1) 100x256x2 (stage6) AWGN-SDVA
圖5.7 渦輪等化架構搭配 SOVA 解碼在雙路徑固定通道下，
比較不同段長的系統效能
0 2 4 6 8 10 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fading Channel
fc=2G Hz / vc=120 us / Ts=64 us CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER 20x256x2 (stage0) 20x256x2 (stage1) 20x256x2 (stage6) 100x256x2 (stage0) 100x256x2 (stage1) 100x256x2 (stage6) 4G-100x256x2 (stage0) 4G-100x256x2 (stage1) 4G-100x256x2 (stage6) AWGN-SDVA
圖5.8 渦輪等化架構搭配 SOVA 解碼在雙路徑衰減通道下，
比較不同段長的系統效能
0 1 2 3 4 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fix Channel CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
圖5.9 渦輪等化架構搭配 SOVA 解碼在雙路徑固定通道下，
段長為20×256×2位元，比較有無使用位元交錯技術的系統效能
0 1 2 3 4
Eb/N0 (in dB) 10-05
10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
0 2 4 6 8 10 Eb/N0 (in dB)
2-Path Fading Channel
fc=2G Hz / vc=120 us / Ts=64 us CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
圖5.11 渦輪等化架構搭配 SOVA 解碼在雙路徑衰減通道下，
段長為20×256×2位元，比較有無使用位元交錯技術的系統效能
0 2 4 6 8 10
Eb/N0 (in dB) 2-Path Fading Channel
fc=2G Hz / vc=120 us / Ts=64 us CIR={0.7071, 0.7071}
10-05 10-04 10-03 10-02 10-01 1000
BER
Without Bit-Interleaving (stage0) Without Bit-Interleaving (stage1) Without Bit-Interleaving (stage6) Bit-Interleaving (stage0) Bit-Interleaving (stage1) Bit-Interleaving (stage6) AWGN-SDVA
圖5.12 渦輪等化架構搭配 SOVA 解碼在雙路徑衰減通道下，
段長為100×256×2位元，比較有無使用位元交錯技術的系統效能