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在 本 文 中 , 模 擬 四 種 不 同 通 訊 系 統 架 構 時 , 通 道 環 境 為 3-taps multipath John Proakis與 13-taps multipath COST259兩種無線通道模型;

調變方法運用BPSK、QPSK、16QAM與 64QAM等,模擬分析接收端接 收訊號位元錯誤機率,由本文中4.1節至4.4節模擬結果得知,運用MIMO 通訊系統架構相較於傳統SISO通訊系統架構,可以大幅的降低接收端接 收訊號位元的錯誤機率分別詳述於下。

在本文中圖4-1、圖4-7、圖4-13與圖4-19中,通道環境為3-taps multipath John Proakis,在相同訊號雜比條件下運用MIMO通訊系統架構相較於傳 統SISO通訊系統架構,可以降低系統接收端接收訊號的錯誤機率。另外,

下;通道環境為AWGN、Rayleigh fading、3-taps multipath John Proakis、 13-taps multipath COST259,模擬分析接收端接收訊號的錯誤機率,經模 擬結果得知在AWGN通道環境下可以提供系統較低的位元錯誤機率。

在4.5小節中,運用 MIMO 通訊系統架構相較於傳統SISO通訊系統 架構頻譜效率的比較。如圖4-25,在3-taps multipath John Proakis 通道環 境下,希望提供6 bits/sec/Hz系統容量,在 SISO通訊系統架構下其 SNR 所需62dB;在MISO通訊系統架構下其 SNR所需 42dB;在 SIMO通訊

系統架構下其 SNR 所需 40dB;在 MIMO 通訊系統架構下其 SNR 所需 32dB。另外,如圖4-26,在13-taps multipath COST259 通道環境下,希 望提供 6 bits/sec/Hz 系統容量,在 SISO 通訊系統架構下其 SNR 所需 3-taps multipath John Proakis通道環境下頻譜效率的比較。當希望提供4 bits/sec/Hz 系統容量,在 SISO 通訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis 通道環境相較於 Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 7.5dB。在 MISO通訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis 通道環境 相較於Rayleigh fading通道環境;訊雜比大約損失1dB。在SIMO 通訊系 統架構下,3-taps multipath John Proakis通道環境相較於Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 5dB。在 MIMO 通訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis通道環境相較於Rayleigh fading通道環境;訊雜比 大約損失 8dB。由此得知,系統若要在相同的錯誤機率條件下探討頻譜 效率使用情況,在3-taps multipath John Proakis通道環境相較於Rayleigh fading通道環境會損失訊雜比使用約1~8dB。

另外,由圖4-27中,當希望提供 1 bits/sec/Hz系統容量,在SISO 通 訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis 通道環境相較於 Rayleigh fading通道環境;訊雜比大約損失加1dB。在MISO通訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis通道環境相較於Rayleigh fading通道環境;訊雜比 大約損失6dB。在SIMO 通訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis 通道環境相較於 Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 2.5dB。在 MIMO 通訊系統架構下,3-taps multipath John Proakis 通道環境相較於

Rayleigh fading通道環境;訊雜比大約損失4dB。由此得知,系統若要在 相同的錯誤機率條件下探討頻譜效率使用情況,在3-taps multipath John Proakis 通道環境相較於 Rayleigh fading 通道環境會損失訊雜比使用約 1~6dB。

另外,圖4-28中,運用四種不同通訊系統架構在Rayleigh fading 與 13-taps multipath COST259 通道環境下頻譜效率的比較。當希望提供 4 bits/sec/Hz系統容量,在SISO通訊系統架構下,13-taps multipath COST259 通道環境相較於 Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 8.5dB。在 MISO 通訊系統架構下,13-taps multipath COST259 通道環境相較於 Rayleigh fading通道環境;訊雜比使用大約損失5dB。在SIMO 通訊系統 架構下,13-taps multipath COST259 通道環境相較於Rayleigh fading通道 環境;訊雜比大約損失9dB。在 MIMO通訊系統架構下,13-taps multipath COST259 通道環境相較於 Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 13dB。由此得知,系統若要在相同的錯誤機率條件下探討頻譜效率使用 情況,在13-taps multipath COST259 通道環境相較於Rayleigh fading通道 環境會損失訊雜比使用約5~13dB。

另外,圖4-28中,當希望提供1 bits/sec/Hz 系統容量,在SISO通訊 系統架構下,13-taps multipath COST259通道環境相較於Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 2dB。在 MISO 通訊系統架構下,13-taps multipath COST259通道環境相較於Rayleigh fading通道環境;訊雜比大 約損失7dB。在 SIMO 通訊系統架構下,13-taps multipath COST259 通道 環境相較於Rayleigh fading通道環境;訊雜比損失 6dB。在MIMO通訊 系統架構下,13-taps multipath COST259通道環境相較於Rayleigh fading 通道環境;訊雜比大約損失 6dB。由此得知,系統若要在相同的錯誤機 率條件下探討頻譜效率使用情況,在13-taps multipath COST259 通道環境 相較於Rayleigh fading通道環境會損失訊雜比使用約2~7dB。

如表格5-1所示,在Rayleigh fading、3-taps multipath John Proakis 與 13-taps multipath COST259通道環境下,系統使用MIMO 通訊系統架構 相較於傳統SISO通訊系統架構,系統所提供的分集增益。

BPSK 28dB 24dB 24dB 20dB 18dB 16dB 18dB 12dB 13dB QPSK 30dB 28dB 26dB 22dB 21dB 20dB 17dB 17dB 16dB 16QAM 33dB 32dB 28dB 24dB 24dB 21dB 14dB 20dB 17dB 64QAM 27dB 30dB 27dB 16dB 22dB 21dB 11dB 20dB 16dB

在 Rayleigh fading 通道環境下,利用 BPSK 調變技術,可提供系統 28 dB的分集增益;利用QPSK調變技術,可提供系統30dB的分集增益;

利用 16-QAM調變技術,可提供系統 33 dB 的分集增益;利用 64-QAM 調變技術,可提供系統27 dB的分集增益。由模擬結果可得知,在 Rayleigh fading通道環境下,當系統使用MIMO通訊系統架構,相較於傳統的SISO 通訊系統架構,系統大約可提供27 dB至33 dB的分集增益。

在3-taps multipath John Proakis通道環境下,利用 BPSK調變技術,

可提供系統24 dB的分集增益;利用QPSK調變技術,可提供系統28dB 的分集增益;利用16-QAM 調變技術,可提供系統32 dB的分集增益;

利用64-QAM調變技術,可提供系統 30 dB 的分集增益。由模擬結果可

得知,在3-taps multipath John Proakis 通道環境下,當系統使用MIMO 通

訊系統架構,相較於傳統的SISO通訊系統架構,系統大約可提供24 dB 至32 dB的分集增益。

在13-taps multipath COST259通道環境下,利用 BPSK調變技術,可 提供系統24 dB的分集增益;利用 QPSK調變技術,可提供系統 26dB的 分集增益;利用16-QAM調變技術,可提供系統 28 dB 的分集增益;利

用64-QAM 調變技術,可提供系統27 dB 的分集增益。由模擬結果可得

知,在13-taps multipath COST259通道環境下,當系統使用MIMO 通訊 系統架構,相較於傳統的SISO通訊系統架構,系統大約可提供 24 dB至 28 dB的分集增益。

經由上述模擬分析得知,運用MIMO 通訊系統架構相較於傳統的通 訊系統架構,可以大幅的改善接收端接收訊號的錯誤機率、提高系統的 頻譜效率與系統分集增益,另外未來可以蒐集更多相關無線通道的資訊 進行模擬分析,探討在相同通訊系統架構下使用不同的通道模式所得到 的結果為何,並與本文所得到的數據進行比較其相異性。

由於無線通訊傳輸過程中常會因為外在的因素而造成通訊品質的下 降,其中通道的情況又是隨著時間而變動;多重路徑衰落情況影響最為 劇烈,由於多重路徑的關係造成的(ISI, Inter Symbol Interference)現象導致 接收端訊號符號間相互干擾造成通訊品質大大衰減,該如何有效的克服 此問題也是一個重要的議題。

其中改善接收端訊號品質有三種方法分別為分集技術(Diversity)、等 化器處理(Equalization)、通道編碼(Channel Coding)[16]等,倘若運用 MIMO 通訊系統架構並且將等化器加入系統中整合應用更能有效的提高 系統的效能,這也是未來努力的目標。

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