IEEE 802.11a/g 系統效能的模擬與分析

¾ 情況一: 內部接收機完美

圖 3-31 到圖 3-32，我們模擬整個 IEEE 802.11a/g 系統的效能，並以位元錯 誤率(Bit Error Rate, BER)及封包錯誤率(Packet Error Rate, PER)做為效能比較指 標。在傳送端，我們以 16-QAM 或 64-QAM 調變資料位元，而在接收端，我們 假設內部接收機完美，而外部接收機的符元反對應計算則採用在節 3.2.1 所介紹 的簡化方法，Viterbi 解碼器則利用 MATLAB 內建的模組。

圖 3-31 顯示在BER=10 時，在 AWGN 通道下，64-QAM 比 16-QAM 差 7dB^-3 增益，在多重路徑衰落通道下，64-QAM 比 16-QAM 差 6dB 增益。另外，比較 相同的 QAM 調變，16-QAM 在多重路徑通道下比 AWGN 通道差 6.5dB 增益，

64-QAM 則比較差 5.5dB 增益。而圖 3-32 顯示在PER=10 時，在 AWGN 通道下，^-1 64-QAM 比 16-QAM 差 6dB 增益，在多重路徑衰落通道下，64-QAM 比 16-QAM 差 4dB 增益。比較相同的 QAM 調變，16-QAM 在多重路徑通道下比 AWGN 通 道差 6.5dB 增益，64-QAM 則比較差 5.5dB 增益。

綜合圖 3-31 到圖 3-32 的模擬結果可知，利用較高的 QAM 調變資料位元時，

系統必須要有更好的訊雜比。而在多重路徑衰落通道下，因為通道衰落的影響，

系統效能會變得較差，所以需要利用分集技術來對抗通道衰落。

¾ 情況二: 加入通道估計

我們同樣模擬整個 IEEE 802.11a/g 系統的效能。與情況一不同的是，在情況 一我們假設通道已知，在此我們則模擬在接收機加入通道估計。圖 3-33 到圖 3-34 為模擬結果，從這些圖中我們可得知在BER=10 時，加入通道估計會有 1.5dB 到^-3 2dB 的損失。而比較圖 3-34 與圖 3-32，則顯示在PER=10 時，加入通道估計會^-1 有 1dB 到 2dB 的增益損失。由比較可以發現在節 3.1.4 所介紹的通道估計對系統 效能有不小的影響，值得再做改善。

¾ 情況三: 加入封包偵測、符元時序估計及通道估計

情況三與情況二不同的是，除了在接收機加入通道估計之外，我們再加入封 包偵測及符元時序估計來模擬整個 IEEE 802.11a/g 系統的效能，圖 3-35 到圖 3-36 顯示模擬的結果。比較圖 3-35 到圖 3-36 與圖 3-33 到圖 3-34，我們可以發現 BER 與 PER 都沒有太大差，這顯示我們設定封包偵測的門檻為 0.75 且 Searching Window 的搜尋長度為 8 點，並搭配在節 3.1.2 所介紹的符元時序估計演算法有 非常好的效能。

圖 3-18 多重路徑衰落通道下，門檻 0.85，收尋長度 8 點，累加長度 32 點的封包偵測 Threshold

Searching Window

圖 3-19 AWGN 通道下，不同門檻，收尋長度 1 點，累加長度 32 點的封包偵測

圖 3-20 AWGN 通道下，不同門檻，收尋長度 8 點，累加長度 32 點的封包偵測

圖 3-21 多重路徑衰落通道下，不同門檻，收尋長度 1 點，累加長度 32 點的封包偵測

圖 3-23 AWGN 通道下的粗略頻率偏移估計

圖 3-24 多重路徑衰落通道下的粗略頻率偏移估計

圖 3-25 AWGN 通道與多重路徑衰落通道下，累加長度 48 點的粗略頻率偏移估計

圖 3-27 封包偵測門檻為 0.75，沒有 CFO 的符元時序估計

圖 3-28 AWGN 通道下，封包偵測門檻為 0.75 的符元時序估計

圖 3-29 多重路徑衰落通道下，封包偵測門檻為 0.75 的符元時序估計

圖 3-31 內部接收機完美的 BER

圖 3-32 內部接收機完美的 PER

圖 3-33 加入通道估計的 BER

圖 3-35 加入封包偵測、符元時序估計及通道估計的 BER

圖 3-36 加入封包偵測、符元時序估計及通道估計的 PER

第 4 章 IEEE 802.11a/g 系統之合作式通訊

在無線通訊系統中，傳送信號經過通道會產生隨機變動，此種現象稱為衰落 (Fading)。另外，由於障礙物及反射體的影響，傳送信號會經由不同的方向及時 間到達接收機而造成符元間的互相干擾(Inter-Symbol Interference, ISI)，這個現象 稱為多重路徑(Multi-path)。上述兩種現象結合即是多重路徑衰落(Multi-path Fading)，會降低通訊系統效能。而分集(Diversity)是用來對抗衰落的技術，無論 是時間、頻率及空間(Spatial)分集，傳送信號經由多個獨立的衰落通道到達接收 機，透過接收機內部適當的組合(Combining)，可以獲得分集增益(Diversity Gain)。其中，空間或天線分集是比較常用的技術，因為它不需要增加傳輸時間 或頻寬。但是有些情況，通訊終端(Terminal)會有硬體尺寸及成本的限制，而不 能允許或有效的使用多根天線的設計，這種情況就無法利用空間或天線分集技 術。

合作分集(Cooperative Diversity)是另外一種可以實現空間分集的技術，本章 節將予以討論及模擬分析。