MIMO通信系统的信道容量分析及MATLAB仿真实现

在多入多出（MIMO）系统原理和模型的基础上,分析了基于单入单出（SISO）、单入多出（SIMO）、多入单出（MISO）以及MIMO系统的信道容量．利用MATLAB语言,基于瑞利衰落信道,分别仿真了以上四系统的信道容量,并比较了不同天线数目的MIMO系统的信道容量．通过搭建MATLAB仿真平台,说明了MIMO系统可以大幅增加信道容量．MIMO通信系统能满足无线通信系统高质量、高速率要求．     

基于卡诺机的大规模MIMO通信容量建模及性能分析

信息本质上以能量和熵的形式在通信系统中流动,类似于传统热机中的能量流动过程。结合热力学卡诺机模型和经典香农信息论理论,建立了一个广义的热力学(multiple input multiple output, MIMO)通信系统模型,对大规模天线通信场景下使用前向纠错码的信道容量进行分析。利用通信系统中存在的自由度和熵的概念,推导了热力学模型下的广义信道容量,并对信道容量与噪声自由度及编码开销的关系进行验证仿真。仿真结果表明,所提出的热力学信道容量与香农信道容量是一致的。     

基于MATLAB的A×B MIMO通信系统信道容量仿真

多输入多输出系统A×B MIMO通过在收发端使用多种天线构成系统的方法,有效控制了信道衰减,提高了系统容量、频谱效率及通信质量,是现代无线通信技术领域和无线宽带移动领域的核心技术之一,得到了广泛应用。基于收发端天线数的差异,采用MATLAB软件对A×B MIMO系统中的SISO、SIMO、MISO、MIMO 4种类型信道进行信道容量研究,以及对A×B MIMO系统信道状态信息（Channel state information,CSI)在发送端已知和未知下的信道容量进行比较,验证了MIMO系统的优越性。     

分层动态虚拟 MIMO 的信道容量分析

针对如何解决目前移动通信频率紧缺及信道容量不足的问题,提出了一种新型的分层动态虚拟多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统结构,该结构结合了移动云的灵活接入、覆盖面积广等特点,并将虚拟MIMO技术融合在该结构中,较显著地提高了系统的信道容量.在该结构下,用户在层次之间进行通信并利用注水算法进行功率的优化分配.而对用户在跨越多层次进行通信的情形,提出了一种同时将层次间距离和传输功率进行最优化的马尔可夫链算法.该算法通过监测用户的变化进而调节层次间距离和传输功率,从而获得最大的信道容量.仿真结果显示,注水算法通过功率优化获得了层次间的分层动态虚拟MIMO结构的最大信道容量,马尔可夫链算法实现了用户跨越多层次通信情形下的最大信道容量.     

分布式MIMO系统天线选择对信道容量的影响

研究了分布式多输入多输出系统的信道容量,对信道非满秩情况进行讨论,分析了天线选择对于信道容量的影响。对信道容量的仿真表明：在分布式MIMO系统中对发射天线进行选择可以提高信道容量。同时选择天线可以减小系统的复杂度和硬件成本。     

ZFDPC编码自组织传感器网络信道容量的研究

自组织的随机模式广播式多输入多输出(MIMO)系统信道容量的估计是基于系统接收端传感器天线数量是确定的,而发送端传感器天线数量是随机的.为了精确估算此系统的信道容量,把ZFDPC(ZEROFORCEDIRTYPAPERCODE)算法和贝叶斯(Bayes)方法结合起来,对发送端和固定端天线数量固定的MIMO系统的信道容量进行修正.仿真试验表明:这样的算法对于随机广播式MIMO系统信道容量的估算是合理的.     

发送端自组织活动天线MIMO系统的随机分析

为了精确估计无线多输入多输出系统(MIMO)的信道容量,提出了发送端活动天线是自组织广播模式的无线通信系统.在定义了一个等效同心圆区域(接收子空间)的基础上,应用复合随机过程数学模型来描述自组织广播式无线MIMO通信系统.同时把迫零方法(ZF)和信噪泄漏加噪声比标准方法相互结合起来,得到了最优波束形成矢量和信噪比的修正值,从而得到发送端自组织无线MIMO系统信道容量的精确描述.仿真结果证明,这样的结论是合理的.     

MIMO-OFDM混合系统干扰容限研究

通过对多输入多输出系统(MIMO)和正交频分复用技术(OFDM)原理的分析,研究了通信中数据高速传输与系统有限带宽之间的关系,分析了多输入多输出系统和正交频分复用技术的抗干扰性能,阐明了MIMO和OFDM混合系统具有较高的频谱利用率,是一种提高通信系统容量的有效方法。讨论了MIMO系统信道容量与天线单元之间关系,对3种MIMO-OFDM系统的抗干扰性能进行了研究,系统采用时间、频率和空间3种分集相结合的方法,使MIMO-OFDM无线通信系统干扰容限增加,仿真结果验证了该方法是可行的。     

MIMO-OFDM混合系统干扰容限研究

通过对多输入多输出系统(MIMO)和正交频分复用技术(OFDM)原理的分析,研究了通信中数据高速传输与系统有限带宽之间的关系,分析了多输入多输出系统和正交频分复用技术的抗干扰性能,阐明了MIMO和OFDM混合系统具有较高的频谱利用率,是一种提高通信系统容量的有效方法.讨论了 MIMO系统信道容量与天线单元之间关系,对3种MIMO-OFDM系统的抗干扰性能进行了研究,系统采用时间、频率和空间3种分集相结合的方法,使MIMO-OFDM无线通信系统干扰容限增加,仿真结果验证了该方法是可行的.     

探讨MIMO智能天线技术在4G中的应用

在已经商用的第三代移动通信系统和正在酝酿的第四代移动通信系统中,为提高信道容量和传输速率以及通信质量,这2种系统都涉及到了MIMO多天线阵列无线传输物理层体系结构这项关键技术。凭在提高频谱利用率方面的卓越表现,MIMO和智能天线成为4G发展中炙手可热的课题。本文采用智能天线与MIMO系统结合,讨论了MIMO技术的优点和未来智能天线的发展趋势同。     

基于MATLAB的MIMO通信系统教学平台的设计与实现

多输入输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统利用发射端的多个天线独立发送信号,在接收端利用多个天线接收并检测信息。针对MIMO通信系统中空时编码和检测技术理论性强且抽象的特点,设计了一个基于Matlab的MIMO系统教学演示平台。在该平台上可以演示采用不同信道编码、不同调制方式以及不同的检测算法下MIMO系统的信道容量以及误码率性能,通过性能演示学生可以直观地了解编码、调制以及检测模块对系统性能的影响。学生还可以通过该演示平台选择不同的发送天线和接收天线数目,实时演示收发天线数目对MIMO系统性能的影响。教学实践表明,通过该平台的实时演示可以加强学生对通信原理课程的理解,调动学生编程实现MIMO系统模块的积极性,为进一步学习现代通信的关键技术奠定了基础。     

基于预编码方案的多小区多用户MIMO系统干扰抑制研究

MIMO技术通过多天线来提高空间分集和复用能够获得比传统单输入单输出系统更高的信道容量、传输可靠性和频谱效率.多小区多用户MIMO系统是MIMO系统发展的一个新方向,它能支持更大的系统吞吐量和更多用户数量.然而,工程应用时必须考虑如何抑制多小区多用户MIMO系统产生的强干扰.本文提出一种以信号与产生的干扰泄漏噪声比(S...     

空间相关特性对矿井MIMO系统性能的影响

多输入多输出(MIMO)技术可有效地抵抗矿井巷道中无线传输多径衰落现象,文章分析了矿井MI-MO信道容量所受影响因素,研究了MIMO系统的具体散射环境和天线阵列的相关性,建立了矿井MIMO相关信道模型,并对不同的相关系数进行了数值分析;结果表明,MIMO系统性能受矿井巷道的空间相关性影响非常大。     

准静态Rician衰落信道中MIMO信道容量分析

为明确在Rician衰落环境中MIMO系统的信道容量特性,针对准静态Rician衰落信道在收端己知信道状态信息的条件下,对MIMO系统的信道容量进行了分析.分析表明,MIMO信道容量与收发天线间信道矩阵的相关阵的特征值分布有关.推导了准静态Rician衰落信道中该相关阵任一特征值的概率密度函数,得到了秩不大于2的独立同分布MIMO信道的容量表达式,且具有相对较低的计算复杂度.     

基于合作MIMO和分数频率复用的上行蜂窝系统信道容量

通过理论推导和仿真对一个存在同频干扰的上行蜂窝网中的合作多输入多输出(MIMO)系统的信道容量进行了研究,仿真结果表明由于严重的同频道干扰,整个上行蜂窝系统无法实现全频率复用.提出了一种基于分数频率复用(FFR)与合作MIMO相组合的网络结构以及两种系统时频资源分配方案.信道容量计算结果显示:考虑同频道干扰时,对于信道...     

一种快速的MIMO系统联合收发端天线选择算法

基于MIMO系统发射端和接收端的多天线配置使信道容量和传输可靠性成倍提高,天线选择算法能保持系统优点的同时降低实现复杂度和硬件成本,为在信道环境实时变化条件下快速选择出最优的天线子集,提出一种新的MIMO系统联合收发端天线选择算法。基于二进制粒子群算法思想,通过对MIMO系统信道容量公式的分析,导出采用二进制编码字符串表示的信道容量,以此作为粒子群算法的适应度函数简化计算量;同时采用循环移位种群初始化以提高搜索效率,提高信道容量。仿真结果表明:新算法在降低计算复杂度的同时,获得的信道容量比其他几种次优算法的更高。     

基于深度学习的MIMO系统联合信号检测与信道译码

为进一步提高多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统性能,研究了深度学习方法来联合解决MIMO系统信号检测与信道译码问题.通过将深度神经网络、自动编码器神经网络与传统MIMO通信系统的物理层架构进行有机融合,构建了基于神经网络的MIMO系统模型,可获取系统发射端的信息比...     

矿井MIMO-OFDM通信系统的信道建模与仿真

在已有矿井MIMO信道模型的基础上,提出了一种基于Nakagami衰落的矿井MIMO空间相关信道模型建模方法。基于Nakagami衰落的非相关MIMO信道,通过计算收发天线间的空间相关性生成MIMO空间相关信道。对所建信道模型的空间相关性及信道容量进行仿真分析。仿真结果证明:MIMO信道的空间相关性随收发端天线单元间距的增大而减小;MIMO信道容量与信道空间相关性以及收发端天线数目有关;减小信道的空间相关性或者增加天线数目,可增加MIMO信道容量。基于Nakagami衰落的矿井MIMO空间相关信道模型适用于矿井无线通信系统。     

基于Wishart矩阵理论的MIMO信道容量的研究

本文研究了在空域全相关条件下MIMO通信系统的信道容量问题,根据Wishart矩阵分布的性质和詹森不等式,推导出了在全相关MIMO信道各态历经容量的上下限表达式。利用Matlab所进行的数值计算表明：本文给出的各态历经容量上下限曲线与实际的各态历经容量值曲线非常紧密,而且随着信噪比逐渐增大,信道容量的上限值越来越接近实际的信道值,当信噪比足够大时,各态历经容量的上限值近似等于各态历经容量值。     

MIMO系统中基站天线递增选择算法

在散射体丰富的环境中,信道容量受终端移动的影响很大,为此提出一种基于动态的多入多出（MIMO）散射无线信道模型,分析了移动终端对该无线信道容量的影响,并讨论了在移动过程中进行天线选择为系统性能带来的提升。 仿真结果表明,信道容量随着天线单元间距的增大而增大,随散射信号扩展角度的变大而增加,移动环境下的信道容量要小于准静态环境下的信道容量,且动态天线选择能够有效提升系统容量。