第五章 第五章 第五章 第五章
模擬結果與分析 模擬結果與分析 模擬結果與分析 模擬結果與分析
在本章中，將對現有的方法和吾人所提出的方法利用電腦模擬其效能並對其 結果作分析。首先先介紹所使用的通道模型，之後將依據第4章所介紹的各個方 法作模擬與分析。
5.1 通道模型通道模型通道模型 通道模型
本論文中，通道模擬方法參考[24]，其在高階統計特性上仍然符合 Jake’s model 的模型。在模擬時，通道的能量正規化到 1，通道延遲模型方面則採用 ITU-R 通道模型。
在 ITU-R 通 道 模 型 中 選 用 其 中 的 運 動 測 試 環 境 (vehicular test environmernt)，為行人在高速移動下的測試環境。運動測試環境分為 A、B 兩種 通道，分別如表 5-1 和表 5-2 所示，A 通道為通道延遲擴展(channel delay spread) 較小的通道模擬，B 通道為通道延遲擴展較大的通道模擬。
表表
表表 5-1 ITU-R Vehicular A
tap Delay(ns) Average power(dB)
1 0 0
2 310 -1
3 710 -9
4 1090 -10
5 1730 -15
6 2510 -20
表 表表
表 5-2 ITU-R Vehicular B
tap Delay(ns) Average power(dB)
1 0 -2.5
2 300 0
3 8900 -12.8
4 12900 -10
5 17100 -25.2
6 20000 -16
依據第 3 章所介紹的 IEEE 802.16e 系統規格，訂定出的系統模擬參數如表 5-3 所示。
表表
表表 5-3 系統模擬參數
Operating frequency 2.5GHz
Signal bandwidth 5MHz
FFT length 512
CP length 512/4，512/16
Symbol period 91.4μs
Subcarrier spacing 10.94kHz
TTG / RTG Time 79.832 us
Normalized Doppler freq. 0～0.05(about 0~240 km/hr) Frequency Offset Range +/- 9 Subcarrier Spacing
5.2 載波頻率偏移估測之效能分析載波頻率偏移估測之效能分析載波頻率偏移估測之效能分析 載波頻率偏移估測之效能分析
本節將模擬 4.3 節中所提出的頻率偏移估測之效能，並對現有的方法去做 比較。首先定義MSE(Mean Square Error)如下
ˆ ˆ
2var( f f ) ( f f )
MSE E
F F
∆ − ∆ ∆ − ∆
= =
∆ ∆
(5-1)由圖 5-1、圖 5-2 參考表5-1和表5-3的設定下的模擬，我們可發現當沒有內差 d=0 和 d=1 時，其效能較差，而當 d=0.44 時內差效果較 d=1/3 好，其在高 SNR 時，不會因為不完整的週期性而導致效能的降低。而在圖 5-2 中，我們可以知道 在時變通道下此方法亦適用。
圖5-1載波頻率估測的 MSE
圖 載波頻率估測的 MSE，
f
= 0.05-10 -5 0 5 10 15 20
10-4 10-3 10-2 10-1 100
SNR
MSE
d=0 d=1 d=1/3 d=0.44
-10 -5 0 5 10 15 20
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
SNR
MSE
d=0 d=1 d=1/3 d=0.44
5.3 符元時間估測之效能分析符元時間估測之效能分析符元時間估測之效能分析符元時間估測之效能分析
本論文設定當經過訊框同步和符元時間同步後，所估測出來的符元時間距 離正確的時間點在 5 個取樣點之外時，為一錯誤估測，因此錯誤率(error rate) 為
在10000次實驗中錯誤估測的比例。
在4.5.2 節中，為了獲得單一的峰值，當CP 長度為1/4 符元長度時和其他
情況所利用到的數學式是不盡相同的，因此我們將會對不同的CP長度的情況作 模擬。圖5-3~圖5~6為參考表5-1和表5-3的設定下的模擬，其中運算窗口長度 K=N/8，由圖中可以觀察出當 CP長度較短時，效能幾乎等同於現有的方法，而 在CP長度為1/4符元長度，會因為週期性的不完整而造成效能的降低。圖5-5~
圖5~6為在正規化都卜勒頻率
f
nd =0.05 時的模擬，可以知道當通道由非時變 轉為時變時，其效能並不會有太大的變化。-10 -5 0 5 10 15 20
10-3 10-2 10-1 100
SNR
error rate
exisiting method proposed method
圖5-3符元時間估測的錯誤率，cp 長度為 1/16 符元時間
-10 -5 0 5 10 15 20 10-3
10-2 10-1 100
SNR
error rate
exisiting method proposed method
圖5-4符元時間估測的錯誤率，cp 長度為 1/4 符元時間
-10 -5 0 5 10 15 20
10-3 10-2 10-1 100
SNR
error rate
exisiting method proposed method
圖 符元時間估測的錯誤率，cp 長度為 1/16 符元時間，
f
= 0.05-10 -5 0 5 10 15 20 10-3
10-2 10-1 100
SNR
error rate
exisiting method proposed method
圖5-6符元時間估測的錯誤率，cp 長度為 1/4 符元時間，
f
nd = 0.055.4 所 提 出 的 整 數 部 分 載 波 頻 率 偏 移 估 測 與所 提 出 的 整 數 部 分 載 波 頻 率 偏 移 估 測 與所 提 出 的 整 數 部 分 載 波 頻 率 偏 移 估 測 與所 提 出 的 整 數 部 分 載 波 頻 率 偏 移 估 測 與 識 別識 別識 別識 別 preamble 之效能分析之效能分析之效能分析之效能分析
當我們無法估測出正確的整數部分載波頻率偏移與 preamble 時，將此定義 為一錯誤估測，因此錯誤率(error rate) 為在100000次實驗中錯誤估測的比例。
由於估測整數部分載波頻率偏移與 preamble 是利用鄰近子載波通道的相似性，
其對通道延遲擴展相當敏感，我們將依據表5-1和表5-2對不同延遲擴展的通道 模擬。