基于matlab的mimo通信系統(tǒng)仿真

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1、基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真北京郵電大學(xué)基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真專業(yè)：信息工程班級：2011211126姓名：基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真學(xué)號：基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真目錄一、概述11、課題的研究背景12、課程設(shè)計的研究目的13、MIMO系統(tǒng)1【1】MIMO的三種主要技術(shù)1【2】MIMO系統(tǒng)的概述2【3】MIMO系統(tǒng)的信道模型2二、基本原理31、基本流程32、MIMO原理33、空時塊碼4三、仿真設(shè)計51、流程圖52、主要模塊及參數(shù)63、信源產(chǎn)生64、信道編碼6

2、5、調(diào)制76、AWGN信道77、輸出統(tǒng)計8四、程序塊設(shè)計81、代碼8五、仿真結(jié)果分析121、仿真圖122、結(jié)果分析12六、重點研究的問題12七、心得與體會13八、參考文獻13基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真一、概述1、背景MIMO表示多輸入多輸出。在第四代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中被廣泛采用，例如IEEE802.16e(Wimax)，長期演進(LTE)。在新一代無線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)中，通常用于IEEE?802.11n，但也可以用于其他802.11技術(shù)。MIMO有時被

3、稱作空間分集，因為它使用多空間通道傳送和接收數(shù)據(jù)。只有站點（移動設(shè)備）或接入點（AP）支持MIMO時才能部署MIMO。MIMO技術(shù)可以顯著克服信道的衰落，降低誤碼率。該技術(shù)的應(yīng)用，使空間成為一種可以用于提高性能的資源，并能夠增加無線系統(tǒng)的覆蓋范圍。通常，多徑要引起衰落，因而被視為有害因素。然而研究結(jié)果表明，對于MIMO系統(tǒng)來說，多徑可以作為一個有利因素加以利用。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多通道，MIMO的多入多出是針對多徑無線信道來說的。傳輸信息流s(k)經(jīng)過空時編碼形成N個信

4、息子流ci(k)，I=1，……，N。這N個子流由N個天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由M個接收天線接收。多天線接收機利用先進的空時編碼處理能夠分開并解碼這些數(shù)據(jù)子流，從而實現(xiàn)最佳的處理。2、課程設(shè)計的研究目的設(shè)計一個基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真。3、MIMO系統(tǒng)【1】MIMO的三種主要技術(shù)當(dāng)前，MIMO技術(shù)主要通過3種方式來提升無線傳輸速率及品質(zhì)：（1）空間復(fù)用（SpatialMultiplexing）:系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分割成多份，分別在發(fā)射端的多根天線上發(fā)射出去，接收端接收到多個數(shù)據(jù)的混合信號后，利用不同空

5、間信道間獨立的衰落特性，區(qū)分出這些并行的數(shù)據(jù)流。從而達到在相同的頻率資源內(nèi)獲取更高數(shù)據(jù)速率的目的。（2）傳輸分集技術(shù)，以空時編碼（SpaceTimeCoding）為代表：在發(fā)射端對數(shù)據(jù)流進行聯(lián)合編碼以減小由于信道衰落和噪聲所導(dǎo)致的符號錯誤率?？諘r編碼通過在發(fā)射端增加信號的冗余度，使信號在接收端獲得分集增益。（3）波束成型（BeamForming）：16基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真系統(tǒng)通過多根天線產(chǎn)生一個具有指向性的波束，將信號能量集中在欲傳輸?shù)姆较?，從而提升信號質(zhì)量，并減少對其他用戶的干擾?！?】

6、MIMO系統(tǒng)的概述多輸入多輸出（Multi-inputMulti-output；MIMO）是一種用來描述多天線無線通信系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，能利用發(fā)射端的多個天線各自獨立發(fā)送信號，同時在接收端用多個天線接收并恢復(fù)原信息。該技術(shù)最早是由馬可尼于1908年提出的，他利用多天線來抑制信道衰落（fading）。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對于普通的單輸入單輸出系統(tǒng)（Single-InputSingle-Output，SISO），MIMO此類多天線技術(shù)尚包含早期所謂的“智能型天線”，亦即單輸入多輸出系統(tǒng)（Single-In

7、putMulti-Output，SIMO）和多輸入單輸出系統(tǒng)（Multiple-InputSingle-Output，MISO）。由于MIMO可以在不需要增加帶寬或總發(fā)送功率耗損（transmitpowerexpenditure）的情況下大幅地增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（throughput）及發(fā)送距離，使得此技術(shù)于近幾年受到許多矚目。MIMO的核心概念為利用多根發(fā)射天線與多根接收天線所提供之空間自由度來有效提升無線通信系統(tǒng)之頻譜效率，以提升傳輸速率并改善通信質(zhì)量?！?】MIMO系統(tǒng)的信道模型采用多發(fā)送多接收的天

8、線系統(tǒng),副發(fā)送天線,副接收天線的MIMO的系統(tǒng)信道模型如圖1.3所示。用表示第i根發(fā)送天線到第j根接收天線之間的信道衰落系數(shù),表示i副發(fā)送天線發(fā)送的信號,為第j副接收天線接收到的信號,考慮平坦的衰落信道則它們之間關(guān)系寫成矩陣的形式為：,其中定義表示n發(fā)射天線在發(fā)射的信號向量；表示n接收天線在時間t接收的信號向量；表示t時刻的加性高斯白噪聲向量；，H為信道衰落系數(shù)矩陣。其中的幅度服從Rayleigh分布。16基于M