第四章 MIMO 系統模擬與分析
4.1 BPSK調變技術在多重路徑衰落通道下位元錯誤機率
利用軟體模擬系統使用四種不同通訊系統架構，系統運用BPSK調變 技術，分別模擬3-taps multipath John Proakis與13-taps multipath COST259 兩種不同通道環境下，模擬系統接收端接收訊號位元錯誤機率(Probability of Bit Error Rate)，並將其結果與AWGN、Rayleigh fading通道環境下接收 端接收訊號位元錯誤機率結果比較其相異性。
模擬系統運用BPSK調變技術，當系統在3-taps multipath John Proakis 通道環境下，接收端接收訊號位元錯誤機率效能曲線如圖4-1所示; 當系 統在13-taps multipath COST259通道環境下，接收端接收訊號位元錯誤機 率效能曲線如圖4-2所示；系統運用BPSK調變技術在SISO系統架構下四 種通道效能曲線比較如圖4-3；系統運用BPSK調變技術在SIMO系統架構 下四種通道效能曲線比較如圖4-4；系統運用BPSK調變技術在MISO系統 架構下四種通道效能曲線比較如圖4-5；系統運用BPSK調變技術在MIMO 系統架構下四種通道效能曲線比較如圖4-6。
圖4-1 BPSK調變於 3-taps multipath John Proakis通道效能曲線
從圖4-1在3-taps multipath John Proakis通道情況下，系統運用MIMO 通訊系統架構的位元錯誤機率，低於另外三種通訊系統架構。由圖中可 看出當SNR/bit為17dB時，系統運用SISO通訊系統架構其系統位元錯誤機 率約為1.08×10-2；系統運用MISO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為 8.9×10-4；系統運用SIMO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為2.2× 10-4；系統運用MIMO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為1.0×10-5，因 此可看出當系統運用BPSK調變技術，在3-taps multipath John Proakis通道 情況下，MIMO通訊系統架構仍然提供系統較低的位元錯誤機率。
從圖4-1系統運用BPSK調變技術，在3-taps multipath John Proakis通道 情況下，如果希望系統的位元錯誤機率能低於1×10-5，則系統運用SISO通 訊系統架構SNR/bit需要41dB；系統運用MISO通訊系統架構SNR/bit需要 29dB；系統運用SIMO通訊系統架構SNR/bit需要23dB；系統運用MIMO 通訊系統架構SNR/bit僅需要17dB，因此可看出當系統運用BPSK調變技 術，在3-taps multipath John Proakis通道環境下，運用MIMO通訊系統架構 能運用較低的SNR/bit值，提供系統相同的位元錯誤機率。
圖4-2 BPSK調變於13-taps multipath COST259 通道效能曲線
從圖4-2在13-taps multipath COST259通道情況下，系統運用MIMO通 訊系統架構的位元錯誤機率，低於另外三種通訊系統架構。由圖中可看 出當SNR/bit為19dB時，系統運用SISO通訊系統架構其系統位元錯誤機率 約為1.45×10-2；系統運用MISO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為2.9
×10-3；系統運用SIMO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為6.2×10-4；系 統運用MIMO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為1×10-5，因此可看出 當系統運用BPSK調變技術，在13-taps multipath COST259通道情況下，
MIMO通訊系統架構仍然提供系統較低的位元錯誤機率。
從圖4-2系統運用BPSK調變技術，在13-taps multipath COST259通道 情況下，如果希望系統的位元錯誤機率能低於1×10-5，則系統運用SISO通 訊系統架構SNR/bit需要43dB；系統運用MISO通訊系統架構SNR/bit需要 30dB；系統運用SIMO通訊系統架構SNR/bit需要27dB；系統運用MIMO 通訊系統架構SNR/bit僅需要19dB，因此可看出當系統運用BPSK調變技 術，在13-taps multipath COST259通道環境下，運用MIMO通訊系統架構 能運用較低的SNR/bit值，提供系統相同的位元錯誤機率。
圖 4-3 BPSK調變在 SISO系統架構下四種通道效能曲線比較
從圖4-3系統運用BPSK調變技術，而藍色部份表示為SISO系統架 構；通道環境為13-taps multipath COST259情況，而粉紅色部份表示為 SISO系統架構；通道環境為3-taps multipath John Proakis情況，而橙色部 份表示為SISO系統架構；通道環境為Rayleigh fading情況，而綠色部份表 示為SISO系統架構；通道環境為AWGN情況，比較在相同的通訊系統架 構下探討四種不同通道環境中接收端接收訊號的錯誤機率。
從圖4-3在AWGN通道情況下，系統運用SISO通訊系統架構的位元錯 誤機率，效能較低於另外三種通道環境。由圖中可觀察出當SNR/bit為9dB 時，系統運用SISO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為2.5×10-5；通道 環境為Rayleigh fading情況下接收端接收訊號錯誤機率約為2.93×10-2；通 道環境為3-taps multipath John Proakis情況下接收端接收訊號錯誤機率約 為6.71×10-2；通道環境為13-taps multipath COST259情況下接收端接收訊 號錯誤機率約為1.06×10-1。由圖4-3得知，探討在相同SNR/bit情況下接收 端接收訊號的錯誤機率分佈情況，當系統運用SISO系統架構調變使用 BPSK調變技術，在AWGN通道環境下可以提供系統較低的位元錯誤機 率。
圖4-4 BPSK調變在SIMO系統架構下四種通道效能曲線比較
從圖4-4系統運用BPSK調變技術，而藍色部份表示為SIMO系統架 構；通道環境為13-taps multipath COST259情況，而粉紅色部份表示為 SIMO系統架構；通道環境為3-taps multipath John Proakis情況，而橙色部 份表示為SIMO系統架構；通道環境為Rayleigh fading情況，而綠色部份 表示為SIMO系統架構；通道環境為AWGN情況，比較在相同的通訊系統 架構下探討四種不同通道環境中接收端接收訊號的錯誤機率。
從圖4-4在AWGN通道情況下，系統運用SIMO通訊系統架構的位元錯 誤機率，效能較低於另外三種通道環境。由圖中可觀察出當SNR/bit為5dB 時，系統運用SIMO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為1.8×10-4；通道 環境為Rayleigh fading情況下接收端接收訊號錯誤機率約為1.37×10-2；通 道環境為3-taps multipath John Proakis情況下接收端接收訊號錯誤機率約 為3.18×10-2；通道環境為13-taps multipath COST259情況下接收端接收訊 號錯誤機率約為9.86×10-2。由圖4-4得知，探討在相同SNR/bit情況下接收 端接收訊號的錯誤機率分佈情況，當系統運用SIMO系統架構調變使用 BPSK調變技術，在AWGN通道環境下可以提供系統較低的位元錯誤機 率。
圖4-5 BPSK調變在MISO系統架構下四種通道效能曲線比較
從圖4-5系統運用BPSK調變技術，而藍色部份表示為MISO系統架 構；通道環境為13-taps multipath COST259情況，而粉紅色部份表示為 MISO系統架構；通道環境為3-taps multipath John Proakis情況，而橙色部 份表示為MISO系統架構；通道環境為Rayleigh fading情況，而綠色部份 表示為MISO系統架構；通道環境為AWGN情況，比較在相同的通訊系統 架構下探討四種不同通道環境中接收端接收訊號的錯誤機率。
從圖4-5在AWGN通道情況下，系統運用MISO通訊系統架構的位元錯 誤機率，效能較低於另外三種通道環境。由圖中可觀察出當SNR/bit為9dB 時，系統運用MISO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為3.0×10-5；通道 環境為Rayleigh fading情況下接收端接收訊號錯誤機率約為7.40×10-3；通 道環境為3-taps multipath John Proakis情況下接收端接收訊號錯誤機率約 為2.43×10-2；通道環境為13-taps multipath COST259情況下接收端接收訊 號錯誤機率約為7.83×10-2。由圖4-5得知，探討在相同SNR/bit情況下接收 端接收訊號的錯誤機率分佈情況，當系統運用MISO系統架構調變使用 BPSK調變技術，在AWGN通道環境下可提供系統較低的位元錯誤機率。
圖4-6 BPSK調變在MIMO系統架構下四種通道效能曲線比較
從圖4-6系統運用BPSK調變技術，而藍色部份表示為MIMO系統架 構；通道環境為13-taps multipath COST259情況，而粉紅色部份表示為 MIMO系統架構；通道環境為3-taps multipath John Proakis情況，而橙色部 份表示為MIMO系統架構；通道環境為Rayleigh fading情況，而綠色部份 表示為MIMO系統架構；通道環境為AWGN情況，比較在相同的通訊系統 架構下探討四種不同通道環境中接收端接收訊號的錯誤機率。
從圖4-6在AWGN通道情況下，系統運用MIMO通訊系統架構的位元 錯誤機率，效能較低於另外三種通道環境。由圖中可觀察出當SNR/bit為 5dB時，系統運用MIMO通訊系統架構其系統位元錯誤機率約為1.20× 10-4；通道環境為Rayleigh fading情況下接收端接收訊號錯誤機率約為3.50
×10-3；通道環境為3-taps multipath John Proakis情況下接收端接收訊號錯 誤機率約為1.69×10-2；通道環境為13-taps multipath COST259情況下接收 端接收訊號錯誤機率約為6.95×10-2。
由圖4-6得知，探討在相同SNR/bit情況下接收端接收訊號的錯誤機率 分佈情況，當系統運用MIMO系統架構調變使用BPSK調變技術，在AWGN 通道環境下可提供系統較低的位元錯誤機率。