m基于matlab的MIMO信道容量分析,对比了不同天线数量;非码本预编码SVD,GMD;码本预编码DFT,TxAA以及空间分集

1.算法概述

·MIMO信道容量


平均功率分配的MIMO信道容量:通过Matlab仿真在加性高斯白噪声情况下的SISO (1*1)、SIMO(1*6)、MISO(4*1)、MIMO(3*3)、MIMO(4*4)系统的信道容量进行分析。


·关于空间复用


主要通过基于码本的预编码技术和非码本的预编码技术:


码本的预编码技术:基于TxAA模式的码本、基于DFT的码本


这里主要涉及到码本的设计,


非码本的预编码技术:SVD,GMD,UCD技术。


·把空间分集


SFBC和FSTD-SFBC。就是空频编码和频率切换分集与空频编码结合的,对这两种方式进行仿真。


整个系统的设计流程:


·步骤一:


对不同的天线数目的MIMO系统进行仿真,主要包括:


SISO (1*1)、SIMO(1*4)、MISO(4*1)、MIMO(2*2)、MIMO(4*4),对上面的五个部分进行仿真,获得系统的信道容量进行仿真。


·步骤二:


空间复用,在步骤一的基础上,选择性能较好的一组仿真环境,然后在此基础上,进行基于非码本的预编码和基于码本的预编码。分别进行性能对比分析。


非码本的预编码:SVD,GMD;


码本的预编码:DFT,基于TxAA模式的码本;


·步骤三:


空间分集,重点仿真2发一收的SFBC(空频编码)和FSTD-SFBC(频率切换分集与空频编码),对两种方式进行仿真。


1步骤一:对不同的天线数目的MIMO系统进行仿真:


主要包括:SISO (1*1)、SIMO(1*4)、MISO(4*1)、MIMO(2*2)、MIMO(4*4),对上面的五个部分进行仿真,获得系统的信道容量进行仿真。


2.仿真效果预览

matlab2010b仿真


1步骤一:对不同的天线数目的MIMO系统进行仿真:


主要包括:SISO (1*1)、SIMO(1*4)、MISO(4*1)、MIMO(2*2)、MIMO(4*4),对上面的五个部分进行仿真,获得系统的信道容量进行仿真。


得到的仿真结果如下所示:


2步骤二:空间复用:


在步骤一的基础上,选择性能较好的一组仿真环境,然后在此基础上,进行基于非码本的预编码和基于码本的预编码。分别进行性能对比分析。


非码本的预编码:SVD,GMD;


码本的预编码:DFT,基于TxAA模式的码本;


2.1破零均衡,MMSE均衡




·SVD分解的预编码




·GMD分解的预编码




3码本的预编码:DFT,基于TxAA模式的码本;


·DFT码本




·TxAA码本




空间分集:


仿真2发一收的SFBC(空频编码)和FSTD-SFBC(频率切换分集与空频编码),对两种方式进行仿真。


3.1 SFBC(空频编码)




3.2  FSTD-SFBC(频率切换分集与空频编码)




3.MATLAB部分代码预览

SNR = 0:2:10;

%OFDM参数

fs1         = 1e6;               %OFDM采样频率

fs2         = 0.8e6;               %OFDM采样频率

Num_Carrier = 128;               %子载波个数

GIlen       = 160;               %保护间隔长度

CPlen       = GIlen - Num_Carrier;     %循环前缀长度

fm          = 66;                %频偏

d           = 1;                 %时偏

M           = 6;                 %多径数量

Stime       = 1000;


for i = 1:length(SNR)

BER_sum = 0;

for k = 1:Stime

i

k

%产生随机的BPSK信号

X   = 2*randint(1,Num_Carrier) - 1;     

S_receive2 = func_FSTD_SFBC(X,SNR(i),fm,d,M,fs1,fs2,Num_Carrier,GIlen,CPlen);

[bit,ratio]= biterr((X+1)/2,S_receive2);

BER_sum = BER_sum + ratio;

end


BER(i) = BER_sum/Stime;

end

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