【信号处理】MIMO信道容量（Matlab代码实现）

1 概述

MIMO是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线的一种技术。传统的通信系统是单进单出SISQ Single- Input Single- Output)系统,此外，基于发射分集和接收分集的多进单出MISO( Multiple- Input Single- Output)方式、单进多出SIM( Single- Input Multiple- Output)方式也是 MIMO 的部分。传输信息流经过空时编码形成N个信息子流,这N个信息子流由N个天线发射出去,经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用空时编码处理能够区分并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。这N个信息子流同时发送到信道各发射信号占用同一频带,因而并不增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立,则MIMO系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息,使得数据传输率得以提高。

2 运行结果

3 展望

摘要:MIMO技术即在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和信道利用率。OFDM 技术即在可用频段内,将信道“划分”,进行“串并转换”,使得子信道上的符号周期增加,降低甚至避免了每个子信道上的ISI,从而有效地对抗信道衰落。通过对MIMO-OFDM原理的阐述,以及对信道容量公式进行推理,得到了信道容量的近似
公式,之后结合两者的优点来构建一个 MIMO-OFDM无线局域网系统,并应用MATLAB工具对 MIM。技术和OFDM 技术是否结合、调制方式、发收数目等进行仿真对比分析,定性地得到了影响系统误
码率的影响因子。

4 参考文献

5 Matlab代码实现

% Ergodic_Capacity_CDF.m
clear all;
close all;
figure
SNR_dB=10;  
SNR_linear=10.^(SNR_dB/10.);
N_iter=50000; 
sq2=sqrt(0.5); 
grps = ['b:'; 'b-'];
for Icase=1:2 
   if Icase==1
       nT=2; 
       nR=2;  % 2x2
   else
       nT=4; 
       nR=4;       % 4x4
   end
   n=min(nT,nR);  
   I = eye(n);
   for iter=1:N_iter
      H = sq2*(randn(nR,nT)+j*randn(nR,nT)); 
      C(iter) = log2(real(det(I+SNR_linear/nT*H'*H)));
   end
   [PDF,Rate] = hist(C,50);
   PDF = PDF/N_iter;
   for i=1:50
       CDF(Icase,i) = sum(PDF([1:i]));  
   end
   plot(Rate,CDF(Icase,:),grps(Icase,:)); 
   hold on
end
xlabel('Rate[bps/Hz]');
ylabel('CDF');
axis([1 18 0 1]); 
grid on; 
set(gca,'fontsize',10); 
legend('{\it N_T}={\it N_R}=2','{\it N_T}={\it N_R}=4');