Transmission Scheme Multiuser Beamforming with Intra-Site CoMP Number of Tx Antennas 4
Number of Rx Antennas 1
Channel Model SCM - Urban Macro
Bandwidth 10MHz(FDD)
Carrier Frequency 2GHz
UE speed 3km/hr
FFT size 1024
eNB Antenna spacing 10λ
Codebook 3GPP TS 36.211 Pathloss Model 3GPP TR 36.814
Scheduler MU Scheduling & Frequency domain Proportional Fair CSI at Transmitter Partial CSI
CSI at Receiver Ideal Backhaul Assumption Ideal
Antenna Pattern
( )
2
3 3
min 12 , m dB 70o m 20
dB
A θ θ A θ A dB
θ
= − = =
， ，
表 4-1：場域內 CoMP 模擬環境設定
根據 3GPP TR36.819 的環境設定，場域內每一個細胞隨機撒下 10 個使用者，
這 10 個使用者有可能是 CoMP 使用者也有可能是非 CoMP 使用者，而本篇論文 所提出的多使用者處理方法是針對 CoMP 使用者所設計，因此在考慮實際狀況 之下，我們將模擬的重心放在使用者人數較少的系統。
圖 4-7 所示為基地台天線場型強度，而圖 4-8 為場域內三個基地台的天線場 型強度，能量強度由中心向邊緣衰減，因此當使用者靠近細胞邊緣時，其接收到 的訊號品質將會大幅的下降。圖 4-9 為 SCM-Urban Macro 在使用者時速 3km/hr 時多路徑通道的一個範例，而圖 4-10 為對第一個路徑作 100 次取樣的通道，從 此圖中可以發現在時速 3km/hr 的環境之下，通道變化十分緩慢。
圖 4-11 與圖 4-12 為場域內使用者的佈署圖，每一個細胞隨機撒下 10 個使 用者，並利用 3.2.2 節所描述的方法來判斷使用者是否要啟用 CoMP 的機制，當 使用者啟用 CoMP 的機制時，他就會被認定為 CoMP 使用者，反之，則是非 CoMP 使用者。而 CoMP 門檻值的設定將會影響 CoMP 使用者的判定，一般來說在場 域內 CoMP 的環境下，6dB 以及 9dB 皆是可以選擇的門檻值[11] 。
圖 4-13 與圖 4-14 為 CJP-W 在使用 2 位元和 4 位元 PMI 時的系統效能與平 均使用者安排人數圖，我們可發現在使用者人數介於 4≤ ≤k 23時，使用一個子 碼書(2 位元 PMI)效能會比使用所有子碼書(4 位元 PMI)來的好，然而當使用者繼 續增加時，碼書越大效能就會越好，這和 PU2RC 有類似的結果，雖然碼書越大 使用者越有機會找到一個和自己通道最接近的字碼，但是卻也會使得使用每個子 碼書的使用者變少，進而沒辦法安排一組好的使用者，因此碼書大小的選擇需要 視系統使用者人數來做取捨。
圖 4-15 為 NJP-W 不同天線組別個數與系統效能的關係圖，在 NJP-W 中若 我們將組別分的越多，雖然對於最差情況 SINR 估計較為有利，卻不容易安排使 用者;反之，若的組別過少，則同一組別中天線組合變多，因此會估計到一個較 為悲觀的 SINR，導致效能變差。由模擬的結果可以發現，將所有天線分為 10 組時會有最好的效果。因此在往後 NJP-W 的模擬，均是考慮將天線分為 10 組時
所作的模擬。
圖 4-16 與圖 4-17 為 NJP-W 在使用 2 位元和 4 位元 PMI 時的系統效能與平 均使用者安排人數圖，和 PU2RC 以及 CJP-W 的情況類似，在使用者人數介於
4≤ ≤k 28時，使用一個子碼書(2 位元 PMI)效能會比使用所有子碼書(4 位元 PMI) 來的好，當使用者人數持續增加時，使用較大的碼書會有比較好的效果。
圖 4-18 與圖 4-19 為 NJP-R 在使用 4 位元 PMI 與各種不同回報量之 AMI 時 的系統效能與平均使用者安排人數圖，雖然較大的 AMI 回報量可以提供較多的 天線選擇多樣性，但是卻會對使用者安排帶來困擾，由模擬結果可以發現 2 位元 AMI 的回報量可以得到最好的效果，由此可以知道天線選擇帶給我們的好處並 不完全是在於提供多樣性，而是能夠將多傳送點的問題簡化為一個虛擬單傳送點 的問題，讓我們可以準確地估計 SINR。圖 4-20 與圖 4-21，為 NJP-R 在使用 2 位元 PMI 與各種不同回報量之 AMI 時的系統效能與平均使用者安排人數圖，與 使用 4 位元 PMI 有類似的結果，但是在圖 4-20 中可以發現當使用者人數逐漸增 加時，較多位元的 AMI 有機會可以提供更好的效果，這是由於我們縮小了碼書 的大小，因此對於在使用者人數較少的環境中使用者的安排會較有效率。
圖 4-22 為 CJP-T 與 NJP-T 的系統效能比較圖，在 CJP-T 與 NJP-T 皆是啟用 了二次回報的機制，對於每一個傳送點需要額外回傳 2 位元的二次 PMI，由模擬 結果可以發現，二次回報機制對於 CJP-T 效果有限，這是由於使用者安排上沒有 效率且 SINR 的估計過於悲觀所致;而對於 NJP-T 來說，越多的 AMI 回報量可以 提供更好的效果，因此彰顯了天線選擇的好處，且各種 NJP-T 的總回報量都和 CJP-T 差不多甚至更少，因此綜合各種因素，若要啟動二次回報的機制，NJP-T 會是比較好的選擇。
圖 4-23 為使用四個子碼書之所有方法的效能比較圖，總體而言，在各種方 法中 NJP-R 以及 NJP-T 皆能夠提供不錯的效果，這是由於這兩種方法在 SINR 的 估計上有一個準確的計算方法，而 NJP-T 雖然能夠提供最佳的系統效能，然而 需要付出的代價為較多的回報量與複雜的二次回報機制，相較於 NJP-T，NJP-R
能夠在較低的複雜度以及較少的回報資訊量就能夠提供不錯的效果;而 CJP-W、
NJP-W、CJP-T 由於在 SINR 的估計上過於悲觀，所以效能有限。圖 4-24 為使用 一個子碼書之所有方法的效能比較圖，由於使用較小的碼書就可以解決在少量使 用者環境之下使用者安排不足的窘境，因此不需要啟用二次回報的機制，所以 CJP-T 與 NJP-T 在這張圖上就不被提出來做比較，我們可以發現和圖 4-23 有類 似的結果，NJP-R 表現最為優異其次則是 NJP-W 與 CJP-W。
圖 4-25、圖 4-26 與圖 4-27 分別是 4、8、12 個使用者人數時 SNR 對系統效 能的比較圖，由這三張圖我們可以觀察出各種方法利用到多使用者多樣性 (multiuser diversity)的能力，當使用者人數由 4 個提升到 12 個時，CJP-W 上升約 0.92bps/Hz、CJP-T 上升約 1.15bps/Hz、NJP-W 上升約 1.10bps/Hz、NJP-R 上升 約 2.13bps/Hz、NJP-T 上升約 2.08bps/Hz，因此 CJP-W、CJP-T、NJP-W 在利用 多使用者多樣性的能力上是比較弱的，而 NJP-R 與 NJP-T 則比較能夠享受到多 使用者的多樣性。
圖 4-7：基地台天線場型強度
圖 4-8：場域內基地台天線場型強度
圖 4-9：多路徑通道，時速 3km/hr
圖 4-10：第一個路徑取樣 100 次，時速 3km/hr
圖 4-11：CoMP 與非 CoMP 使用者，門檻值=6dB
圖 4-12：CoMP 與非 CoMP 使用者，門檻值=9dB
圖 4-13：CJP-W, 2、4 位元 PMI 時的系統吞吐量
圖 4-14：CJP-W, 2、4 位元 PMI 時的平均使用者安排人數
圖 4-15：NJP-W,不同天線組別個數時的系統吞吐量
圖 4-16：NJP-W, 2、4 位元 PMI 時的系統吞吐量
圖 4-17：NJP-W, 2、4 位元 PMI 時的平均使用者安排人數
圖 4-18：NJP-R, 4 位元 PMI 與不同位元 AMI 時的系統吞吐量
圖 4-19：NJP-R, 4 位元 PMI 與不同位元 AMI 時的平均使用者安排人數
圖 4-20：NJP-R, 2 位元 PMI 與不同位元 AMI 時的系統吞吐量
圖 4-21：NJP-R, 2 位元 PMI 與不同位元 AMI 時的平均使用者安排人數
圖 4-22：CJP-T&NJP-T, 4+2 位元 PMI 與不同位元 AMI 時的系統吞吐量
圖 4-23：CJP-W/CJP-T/NJP-W/NJP-R/NJP-T，使用四個子碼書
圖 4-24：CJP-W/NJP-W/NJP-R，使用一個子碼書
圖 4-25：CJP-W/CJP-T/NJP-W/NJP-R/NJP-T，4 個使用者的環境
圖 4-26：CJP-W/CJP-T/NJP-W/NJP-R/NJP-T，8 個使用者的環境
圖 4-27：CJP-W/CJP-T/NJP-W/NJP-R/NJP-T，12 個使用者的環境