香河家具城网站建设目标,wordpress 定制,汉字域名注册,百度的官方网站目录
一.介绍
二. 代码
三. 运行结果及分析
3.1 MIMO信道容量#xff1a;固定发射天线数为4
3.2 MIMO信道容量#xff1a;固定接收天线数为4
3.3 AWGN信道与瑞利信道容量
四. 总结 一.介绍
本文章将在MATLAB环境中分析MIMO信道容量#xff0c;AWGN信道容量#xf…目录
一.介绍
二. 代码
三. 运行结果及分析
3.1 MIMO信道容量固定发射天线数为4
3.2 MIMO信道容量固定接收天线数为4
3.3 AWGN信道与瑞利信道容量
四. 总结 一.介绍
本文章将在MATLAB环境中分析MIMO信道容量AWGN信道容量瑞利信道容量和Alamouti码空时块码信道容量。
AWGN: Additive White Gaussian Noise 加性高斯白噪声
有关MIMO信道容量的具体解释可参看此文章
MIMO系统信道容量分析_mimo信道容量_唠嗑的博客-CSDN博客 二. 代码
本节代码包含一个主运行文件四个计算信道容量文件两个函数文件
1main.m文件
主运行文件
clear;
clc;
close all;
%--------------Main--------------%
c_3d zeros(10,10);
%--------------接收天线变化--------------%
N 4;%发射天线
cap zeros(1,20);
%SNR为5dB
SNR 5; %SNR in dB
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(N,i,SNR);
end
figure
plot(1:1:20,cap,b)
title(发射天线数目为4的情况)
xlabel(接收天线数目)
ylabel(信道容量 bits/s/Hz)
hold on%SNR为10dB
SNR 10;
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(N,i,SNR);
end
%figure
plot(1:1:20,cap,r)
hold on%SNR为15dB
SNR 15;
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(N,i,SNR);
end
%figure
plot(1:1:20,cap,g)
hold onSNR 20;
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(N,i,SNR);
end
%figure
plot(1:1:20,cap,m)
legend(5db,10dB,15dB,20db)%--------------发射天线变化--------------%
M 4;%发射天线
cap zeros(1,20);
%SNR为5dB
SNR 5; %SNR in dB
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(i,M,SNR);
end
figure
plot(1:1:20,cap,b)
title(接收天线数目为4的情况)
xlabel(发射天线数目)
ylabel(信道容量 bits/s/Hz)
hold on%SNR为10dB
SNR 10;
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(i,M,SNR);
end
%figure
plot(1:1:20,cap,r)
hold on%SNR为15dB
SNR 15;
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(i,M,SNR);
end
plot(1:1:20,cap,g)
hold onSNR 20;
for i 1:1:20cap(1,i) mimo_capacity(i,M,SNR);
end
%figure
plot(1:1:20,cap,m)
legend(5db,10dB,15dB,20db)%--------------三维图展示MIMO----------------%
SNR 15;
for i 1:1:10for j 1:1:10c_3d(i,j) mimo_capacity(i,j,SNR);end
end
figure
mesh(1:1:10,1:1:10,c_3d)
title(3-dimension visual)%---------------AWGN SISO信道--------------%
cap_awgn zeros(1,31);
for SNR -10:1:20cap_awgn(1,SNR11) awgn_capacity(SNR);
end
figure
plot(1:1:31,cap_awgn)
title(awgn信道容量)
xlabel(SNR in dB)
ylabel(信道容量 bits/s/Hz)%---------------Raly SISO信道--------------%
c zeros(1,31);for SNR 0:1:30c(1,SNR1) ralychannel(SNR);
end
figure
plot(1:1:31,c)
title(瑞利信道容量)
xlabel(SNR in dB)
ylabel(信道容量 bits/s/Hz)%--------------Alamouti---------------%
c zeros(1,31);for SNR 0:1:30c(1,SNR1) alamouti(SNR);
end
figure
plot(1:1:31,c)
title(Alamouti码 2发1收)
xlabel(SNR in dB)
ylabel(信道容量 bits/s/Hz)
2awgn_capacity.m文件
AWGN信道容量
function capacity awgn_capacity(SNR)SNR_D 10^(0.1*SNR);
capacity log2(1SNR_D);end
3ralychannel.m文件
瑞利衰落信道容量
function capacity ralychannel(SNR)h raylrnd(1/sqrt(2),[1,1000000]);
c zeros(1,length(h));
%SNR 20;for i 1:1:length(h)c(1,i) log2(1h(1,i)*SNR);
endcapacity mean(c);end
4mimo_capacity.m文件
MIMO信道容量
function cap mimo_capacity(N,M,SNR)SNR_D 10^(SNR*0.1); %SNR in decimal
C zeros(1,3000);for i 1:1:3000H generate_channel_matrix(N,M);[U,S,V] svd(H);d diag(S);C_temp zeros(1,length(d));for j 1:1:length(d)C_temp(1,j) log2(1d(j,1)^2*SNR_D/N);endC(1,i) sum(C_temp);
endcap mean(C);
5generate_channel_matrix.m文件
产生信道矩阵的文件
function H generate_channel_matrix(N,M)
%N发射天线个数
%M接收天线个数
H raylrnd(1/sqrt(2),M,N);end
6demo.m
实验文件
c zeros(1,31);for SNR 0:1:30c(1,SNR1) alamouti(SNR);
endplot(1:1:31,c) 三. 运行结果及分析
代码运行后一共有六个图其中一个3D图没什么好解释的这里省去。重点分析其他五个跟信道容量相关的图。
3.1 MIMO信道容量固定发射天线数为4 横向对比当接收天线数增加时信道容量整体呈现增加趋势拆分对比固定发射天线数为4接收天线数从1-4增加信道容量显著增加。接收天线数继续增加时信道容量增加的趋势相对降低纵向对比同一组收发天线数时当信噪比从5dB,10dB,15dB,20dB不断增加时信道容量也会增加。3.2 MIMO信道容量固定接收天线数为4 •横向对比当接收天线数增加时信道容量整体呈现增加趋势 •拆分对比固定发射天线数为4接收天线数从1-4增加信道容量显著增加。接收天线数继续增加时信道容量增加的趋势相对降低 •纵向对比同一组收发天线数时当信噪比从5dB,10dB,15dB,20dB不断增加时信道容量也会增加。 •区别性固定接收天线数为4当发射天线数超过4以后信道容量增加的幅度相比前一个3.1更加缓慢图形更加接近一条水平线 •解释该模拟信道环境下接收天线相比发射天线变化对信道容量的影响稍微大一些 3.3 AWGN信道与瑞利信道容量 普通的AWGN信道模型 •单收发天线 •当信噪比SNR从1增加到31dB时信道容量也从0.1375增加到6.658 bits/s/Hz。 普通的瑞利信道模型 •单收发天线 •当信噪比SNR从1增加到31dB时信道容量也从0增加到4.57 bits/s/Hz。 在该模拟环境下同一个SNR信噪比下AWGN信道容量更高AWGN信道模型优于瑞利信道模型。3.4 空时编码信道容量空时编码分为空时块码和空时格码。哈佛大学教授Tarokh率先提出空时格码结构复杂度很高。随后Alamouti提出空时块码结构复杂度很低但却性能也更好该文章也被评为近50年最优秀的57篇文章之一极大影响了MIMO技术。 空时块码Alamouti 码: •2根发射天线1根接收天线的MIMO最简单的空时块码模型 •当信噪比SNR从1增加到31dB时信道容量也从0.9261增加到9.55 bits/s/Hz; •空时块码信道模型优于AWGN和瑞利信道模型。 四. 总结 依据经典信息论SISO信道的自由度只有时间和频率两个维度MIMO引入多天线扩展信道的自由度包含时间、频率和空间三个维度从而提升了MIMO的容量。SISOSingle Input Single Output 单输入单输出系统
