目次
1. 理論的根拠
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) システムは、送信と受信に複数のアンテナを使用する通信システムであり、システムの信頼性とスループットを大幅に向上させることができます。MIMO システムでは、MRC (最大比結合) アルゴリズムと Alamouti アルゴリズムの 2 つが一般的に使用される受信アルゴリズムです。
MRC アルゴリズム
MRC アルゴリズムは、複数の受信アンテナで受信した信号を結合してシステムの信頼性とパフォーマンスを向上させる受信アルゴリズムです。MRC アルゴリズムの原理は、複数の受信アンテナで受信した信号を重み付けして合計することであり、重みは各受信アンテナで受信した信号の信号対雑音比 (SNR) によって決まります。具体的には、$n$ 個の受信アンテナを備えた MIMO システムの場合、i 番目のアンテナで受信された信号が xi であると仮定すると、MRC アルゴリズムの出力は次のようになります。
y_{MRC}=\sum_{i=1}^{n}w_ix_i
このうち、w_i は i 番目の受信アンテナの重みで、通常は最大比を使用して信号対雑音比に従って計算できます。組み合わせて計算する方法です。最大比合成法では、重みは次のようになります。
w_i=\frac{h_i^*}{\sum_{j=1}^{n}|h_j|^2} ここで、
h_i は i 番目の受信に対応するチャネルです。アンテナ係数、^* は複素共役を意味します。最大比合成法では、各受信アンテナで受信した信号が正規化され、各受信アンテナの信号対雑音比も考慮されていることがわかります。したがって、MRC アルゴリズムはシステムのパフォーマンスと信頼性を効果的に向上させることができます。
Alamouti アルゴリズム Alamouti
アルゴリズムはマルチアンテナ エンコーディング テクノロジーであり、複数の送信アンテナから送信された信号をエンコードして、システムの信頼性とスループットを向上させることができます。Alamouti アルゴリズムの原理は、各送信アンテナから送信された信号を線形結合し、その後 2 つのアンテナを通じて送信して、マルチアンテナ符号化を実現することです。具体的には、n 個の送信アンテナと m 個の受信アンテナを備えた MIMO システムを想定し、各送信アンテナが信号 x_i を送信すると、Alamouti アルゴリズムの符号化方法は次のようになります。 最初の期間: s_1=a_1x_1+a_2x_2 + .. .
+
a_nx_n
s_2 =a_1x_2-a_2x_1+...+a_nx_n
このうち、a_i は符号化係数で、通常 \pm1 または \pm j です。第１の期間では、送信アンテナ１、２から送信された信号が線形結合され、２つのアンテナから送信される。
第２の期間：
s_3=a_1x_1-a_2x_2+...+a_nx_n
s_4=a_1x_2+a_2x_1+...+a_nx_n
第２の期間では、送信アンテナ１、２がそれぞれ符号化信号を送信する。受信機が受信した信号は次のとおりです:
y_1=h_{11}s_1+h_{12}s_2+n_1
y_2=h_{21}s_1+h_{22}s_2+n_2
y_3=h_{11}s_3+h_{12} s_4+n_3
y_4=h_{21}s_3+h_{22}s_4+n_4
このうち、$h_{ij}$ は $i$ 受信アンテナと $j$ 送信アンテナ間のチャネル係数、n_i は $i$ 送信アンテナ間のノイズ受信機。受信側が 4 つの信号を受信したことがわかり、デコードすることで元の送信信号を復元できます。
Alamouti アルゴリズムは、送信電力を増加させることなく、システムの信頼性とスループットを向上させることができます。同時に、Alamouti アルゴリズムは優れた耐干渉性能も備えており、複雑なチャネル環境に適しています。
MRC アルゴリズムと Alamouti アルゴリズムはどちらも一般的に使用される MIMO システム受信アルゴリズムであり、システムの信頼性とパフォーマンスを向上させることができます。MRC アルゴリズムは、複数の受信アンテナで受信した信号の加重加算を実行することで、システムの S/N 比を向上させます。一方、Alamouti アルゴリズムは、マルチアンテナ コーディング技術を使用して、通信速度を向上させることなく、システムの信頼性とスループットを向上させます。送信力です。
2. コアプログラム
............................................................
M = 2; % maximum number of Rx antennas
for i = 1:11,
BER_mrc12 = [BER_mrc12 mrc_new(M, frmLen, numPackets, EbNo(i))];
end
% plot of the BER values for 1x2 MRC scheme
figure(1)
% BER_mrc12 = berfit(EbNo, BER_mrc12);
semilogy(EbNo,BER_mrc12,'g*-');
legend('simulated MRC scheme 1T2R');
axis([0 20 10^-5 1]);
xlabel('Eb/No (dB)'); ylabel('BER');
title('Plot of bit error probability of 1x2 MRC scheme');
% Calculation of BER for 1x4 MRC scheme
M = 4; % maximum number of Rx antennas
for i = 1:11,
BER_mrc14 = [BER_mrc14 mrc_new(M, frmLen, numPackets, EbNo(i))];
end
% plot of the BER values for 1x4 MRC scheme
figure(2)
% BER_mrc14 = berfit(EbNo, BER_mrc14);
semilogy(EbNo,BER_mrc14,'bd-');
legend('simulated MRC scheme 1T4R');
axis([0 20 10^-5 1]);
xlabel('Eb/No (dB)'); ylabel('BER');
title('Plot of bit error probability of 2x2 MRC scheme');
% Calculation of BER for 2x1 Alamouti scheme
M = 1; % maximum number of Rx antennas
for i = 1:11,
BER_alamti21 = [BER_alamti21 alamouti_new(M, frmLen, numPackets, EbNo(i))];
end
% plot of the BER values for 2x1 Alamouti scheme
figure(3)
% BER_alamti21 = berfit(EbNo, BER_alamti21);
semilogy(EbNo,BER_alamti21,'mp-');
legend('simulated Alamouti scheme 2T1R');
axis([0 20 10^-5 1]);
xlabel('Eb/No (dB)'); ylabel('BER');
title('Plot of bit error probability of 2x1 Alamouti scheme');
% Calculation of BER for 2x2 Alamouti scheme
M = 2; % maximum number of Rx antennas
for i = 1:11,
BER_alamti22 = [BER_alamti22 alamouti_new(M, frmLen, numPackets, EbNo(i))];
end
% plot of the BER values for 2x2 Alamouti scheme
figure(4)
% BER_alamti22 = berfit(EbNo, BER_alamti22);
semilogy(EbNo,BER_alamti22,'ko-');
legend('simulated Alamouti scheme 2T2R');
axis([0 20 10^-5 1]);
xlabel('Eb/No (dB)'); ylabel('BER')
title('Plot of bit error probability of 2x2 Alamouti scheme');
% Calculation of BER for 1x1 BPSK scheme
M = 1; % maximum number of Rx antennas
for i = 1:11,
BER11 = [BER11 mrc_new(M, frmLen, numPackets, EbNo(i))];
end
% plot of the BER values for 1x1 BPSK scheme
figure(5)
semilogy(EbNo,BER11,'gp-');
legend('simulated BPSK without diversity');
axis([0 20 10^-5 1]);
xlabel('Eb/No (dB)'); ylabel('BER');
title('Plot of bit error probability of 1x1 BPSK scheme');
% Now, plotting the all error probabilities together....
figure(6)
semilogy(EbNo,BER11,'rp-');
axis([0 20 10^-5 1]);
hold on;
semilogy(EbNo,BER_mrc12,'g*-');
semilogy(EbNo,BER_mrc14,'bd-');
semilogy(EbNo,BER_alamti21,'mp-');
semilogy(EbNo,BER_alamti22,'ko-');
xlabel('Eb/No (dB)'); ylabel('BER')
title('Comparison of performance of MRC & Alamouti schemes');
legend('simulated BPSK without diversity','simulated MRC scheme 1T2R',...
'simulated MRC scheme 1T4R','simulated Alamouti scheme 2T1R',...
'simulated Alamouti scheme 2T2R');
up1823. シミュレーションの結論
