在本章中，我們使用模擬來評估所提出的場域間 CoMP 演算法的效能，所 用模擬的環境與參數設定如下表所示:
Parameters Setting
CoMP Type UL inter-site CoMP
Channel Model SCM Channel Model, Uncorrelated Number of channel taps Successive 6 taps
Encoder Convoluational encoder
Number of UE 3
Number of BS 3
Number of UE antennas 1 Number of BS antennas 3，4，5，6 Number of layers per UE 1
Equalizer MIMO soft-bit demapper
Decoder BCJR decoder
OFDM size 64
OFDM symbols per packet 2 Period for CSI exchange (OFDM symbols) 5,10,20
Quantization bits for LLR 2，3，4 Quantization bits for observation 5，6
Quantization bits for CSI 5 表4-1: 模擬的環境參數
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其中迴旋碼的生成多項式(generation polynomial)如下所示
圖4-1: 迴旋碼編碼器
交錯器(interleaver)如下所示
第一次交換為
第二次交換為
第三次交換為
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(4.3)到(4.5)的參數說明如下
Notation Setting
The length of coded bits
13 11
The number of UE
表4-2: 交錯器參數
效能的評估標準是以區塊錯誤率(block error rate;BLER)，在此我們使用一個 封包(packet)當做是一個區塊，一個區塊內如果有一個位元發生錯誤，此區塊就 被認為是錯誤，接著我們將呈現各種模擬結果，並說明各模擬圖所顯示的意義，
有些模擬結果是對有些資訊做量化的，如果是這種情形的話我們會特別標示量化 使用多少個位元數。如果沒有特別說明的話，基地台天線個數為 3。圖 4-2 與圖 4-3 為交換通道資訊和觀測值後，渦輪等化遞迴一次，二次，三次的結果，圖 4-2 為 QPSK 調變，圖 4-3 為 16QAM 調變，由圖中我們可以得知在此情況下遞迴一 次，二次，三次的效果差異不大，但 16QAM 遞迴的效果會比 QPSK 好一些，在 實際應用上，如果想要減低運算複雜度，或許可以選擇遞迴一次即可。
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圖4-2: QPSK交換通道與觀測值
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圖4-3: 16QAM交換通道與觀測值
圖 4-4 與圖 4-5 為各個基地台先做渦輪等化遞迴三次後再互換 LLR 的結果，
圖 4-4 為 QPSK 調變，圖 4-5 為 16QAM 調變，由圖中我們可以看出在互換 LLR 之前，遞迴一次，二次，三次都會增加效能，但隨著遞迴次數愈高，增加的效能 比率就愈少，且 16QAM 遞迴的效果會比 QPSK 好一些，而在互換 LLR 之後效 能都有大幅度的提升。
圖4-4: QPSK交換全部LLR當遞迴次數為3
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圖4-5: 16QAM交換全部LLR當遞迴次數為3
圖 4-6 為 QPSK 調變下交換通道資訊和觀測值後，渦輪等化遞迴三次無量化 與有量化觀測值的結果。由圖中我們可以看出，使用 6 個位元數來量化觀測值的 實部或虛部與無量化觀測值的效能幾乎是一樣的。圖 4-7 為在渦輪等化遞迴三次 後，用不同的量化位元數來量化 LLR，然後再交換全部 LLR 的結果，由圖中我 們可以看出，使用 3 或 4 個位元來量化 LLR，可以有效接近 LLR 未經量化即交 換的效能，同時我們也可以得知交換通道資訊和觀測值後的效能大幅優於只交換 LLR，以 BLER 為 10-3來看差別約有 3.5dB。
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圖4-6: QPSK交換無量化與量化之觀測值和無量化之通道
圖4-7: QPSK交換無量化與量化之全部LLR
- 40 - 實部或虛部，以此模擬條件代入式子(3.12)，QPSK 與 16QAM 下求得交換量皆如 表 4-3 所示。如果把模擬環境的參數代入式子(3.11)除以 的值愈大，那麼使用
Effective antenna number Number of bits for exchanging bits 9
(3+3)=6 (3+4)=7
表4-3: QPSK與16QAM天線選擇之交換量(通道交換週期為5個OFDM符元)
Effective antenna number
Period for channel exchange
The total number of
bits for
(The total exchanging bits) / (The total exchanging bits when effective antenna
number is 9) at the same period for
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(OFDM symbol) exchanging channel exchange
9 5 28080 100%
(3+3)=6 5 18720 66.667%
(3+4)=7 5 21840 77.778%
9 10 46800 100%
(3+3)=6 10 28060 59.957%
(3+4)=7 10 34320 73.333%
9 20 84240 100%
(3+3)=6 20 46800 55.556%
(3+4)=7 20 59280 70.370%
表4-4: 比較QPSK與16QAM天線選擇在不同的通道交換週期下之交換量
圖4-8: QPSK天線選擇之交換通道與觀測值
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圖4-9: 16QAM天線選擇之交換通道與觀測值
圖 4-10 為 QPSK 調變下，經過渦輪等化遞迴三次後，交換全部 LLR 與部分 LLR 的結果，交換部分 LLR 的門檻值分別設為 2，3，4，LLR 用三個位元來量 化，由圖中可看出交換部分 LLR 的情況下，門檻值設為 4 的時候與交換全部 LLR 的效能最為接近，且從模擬中可發現在交換部分 LLR 的情況下，門檻值設為 4 時 LLR 需要交換的比率，只比門檻值設為 3 時稍高，因此增加的交換量是很小 的，所以接下來我們的模擬會把交換部分 LLR 的門檻值設為 4。
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圖4-10: QSPK交換全部LLR與在不同的門檻值下交換部分LLR
圖 4-11 為在 QPSK 調變下，交換九根天線觀測值，從六根與四根天線交換 觀測值，以及做完天線選擇交換觀測值後再交換全部的 LLR 的效能比較，交換 LLR 後效能可以再提升，但對選擇三根天線的情況改善較多。而圖 4-12 與圖 4-11 類似，不同的是圖 4-11 將觀測值的實部與虛部用 6 個位元量化，且做部分 LLR 的交換(門檻值設為 4，LLR 量化位元數為 3)，從這兩圖可以看出，做部分的 LLR 交換其效能與全部交換差別不大。接者我們計算圖 4-12 五種方法所需要的交換 量，利用式子(3.12)，(3.19)，(3.20)求得交換量如下表所示，由於在不同的 SNR 情況下，交換部分 LLR 的比率 會不一樣，所以會影響到需要的交換量，在
此模擬環境下，天線選擇一根且 時，LLR 的交換比率約
為 ，天線選擇二根且 時，LLR 的交
換比率約為 ，天線選擇三根且
時，LLR 的交換比率約為
- 44 - antenna number
Exchanging partial LLR
Number of bits for exchanging bits
9 NO
(3+1)=4 NO (3+2)=5 NO (3+3)=6 NO (3+4)=7 NO
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圖4-11: QPSK天線選擇之交換未量化通道/觀測值與全部LLR
圖4-12: QPSK天線選擇之交換量化通道/觀測值與部分LLR
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圖 4-13 為在 16QAM 調變下，交換九根天線觀測值，從六根天線選擇三根 與四根天線交換觀測值，以及做完天線選擇交換觀測值後再交換全部的 LLR 的 效能比較。而圖 4-14 與圖 4-13 類似，不同的是圖 4-14 有將觀測值的實部與虛部 用 6 個位元量化，交換部分 LLR(門檻值設為 4)，以及將 LLR 用 3 個位元量化。
我們也此計算圖 4-14 五種方法所需要的交換量，利用式子(3.12)，(3.19)，(3.20) 求得交換量如下表 4-7 所示，由於在不同的 SNR 情況下，交換部分 LLR 的比率
LLR 到七根天線交換部分 LLR，我們只需要增加 5.876~6.906%的交換量，就可 以有效地降低錯誤率(在我們的模擬圖 4-14，當通道交換週期為 2 個 OFDM 符元 antenna number
Exchange partial LLR
The total number of bits for exchanging
9 NO
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Period for channel exchange (OFDM symbol)
The total number of
bits for exchanging
(The total exchanging bits) / (The total exchanging bits
when effective antenna number is 9) at the same period for channel exchange
9 NO 5 28080 100%
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9 NO 20 84240 100%
(3+3)=6 NO 20 46800 55.556%
(3+4)=7 NO 20 59280 70.370%
(3+3)=6 YES 20 56476 67.042%
(3+4)=7 YES 20 64839 76.970%
表4-8: 比較16QAM天線選擇與是否交換部分LLR在不同通道交換週期之交換量
圖4-13: 16QAM天線選擇之交換未量化通道/觀測值與全部LLR
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圖4-14: 16QAM天線選擇之交換量化通道/觀測值與部分LLR
從前面的結果來看，我們知道如果通道更新的週期短的話，通道資訊的交換 量將會很大，交換 LLR 的好處是無需通道資訊，但效能較差，LLR 所攜帶的資 訊會隨著基地台的天線數的增加而增加，因此我們可能會想知道，每一基地台的 天線要增加到多少根，效能才會跟原先基地台三根天線且交換所有的通道資訊的 系統(即等效 3x9 的系統)一樣，。圖 4-15 為在 QPSK 調變下，等效 3x9 的系統以 及基地台分別為三根，四根，五根，六根天線且交換全部 LLR 的系統之效能比 較。而圖 4-16 與圖 4-15 類似，差別在於在圖 4-16 只交換部分 LLR，從這些圖可 以發現當基地台有六根天線時，只靠交換 LLR 之效能就可以優於原先 3x9 的系 統。圖 4-15 與圖 4-16 的觀測值的實部與虛部用 6 個位元量化，通道資訊的實部 或虛部用 5 個位元量化，LLR 用 3 個位元量化，交換部分 LLR 的門檻值設為 4。
由於在不同的 SNR 情況下，交換部分 LLR 的比率 會不一樣，會影響到需要 的交換量，在此模擬環境下，基地台有六根天線且
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Period for channel exchange (OFDM symbol)
The total number of
bits for exchanging
(The total exchanging bits) / (The total exchanging bits for exchanging observation when antenna number is 3)
at the same period for channel exchange 3 Observation
/channel
5 28080 100%
6 Partial LLR 5 5060 18.020%
3 Observation /channel
10 46800 100%
6 Partial LLR 10 10119 21.622%
3 Observation /channel
20 84240 100%
6 Partial LLR 20 20238 24.024%
表4-9: 比較QPSK基地台三天天線交換全部觀測值與基地台六根天線交換部分 LLR在不同的通道交換週期下之交換量
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圖4-15: QPSK基地台三根天線之交換量化通道/觀測值與基地台二到六根天線之 交換量化全部LLR
圖4-16: QPSK基地台三根天線之交換量化通道/觀測值與基地台二到六根天線之 交換量化部分LLR
- 54 - (hybrid automatic retransmission request)來達成，也就是說只有需要時(發生錯誤) 才做資料交換，這也是可以再研究的議題。最後像是前置編碼(precoding)，空時 編碼(space -time coding)等技術也都可在 CoMP 的渦輪等化中使用，也都可以當 作未來延續之研究題目。