天线数量对信道条件以及信道容量影响仿真实验
MIMO系统无线信道容量的实验仿真x
MIMO系统无线信道容量的实验仿真x介绍了MIMO系统信道容量的计算方法，分析了天线数目对MIMO系统信道容量的影响，MIMO系统容量随最小天线数目的增加而增加，极大地提高了系统容量。
利用Matlab对系统进行验证和仿真，验证对比了SISO、SIMO、MISO 和MIMO系统在不同条件下的信道容量。
标签：MIMO；信道容量；Matlab；信噪比引言随着通信技术的发展，人们开始在收、发端使用多个天线进行空域信号的处理，并发现通过增加空间维数获得系统的容量增加，于是得到了多入多出（MIMO）系统信道容量的表达式，这对传统的信道容量概念是一个巨大的发展。
文章介绍了MIMO系统的信道容量算法，并利用Matlab仿真了天线数目增多对信道容量的影响，对提高飞行器测控系统整体性能有较好的借鉴意义。
1 MIMO系统模型4 结束语文章从MIMO系统信道模型入手，采用对信道矩阵进行奇异值分解方法，推導了信道无衰落时MIMO系统的信道容量表达式，并对MIMO系统信道容量的MATLAB仿真测试，通过SISO、SIMO、MISO和MIMO系统的信道容量比较，分析了天线数目对MIMO信道容量的影响，体现出了MIMO系统对于提高无线通信系统的容量具有极大的潜力这一优点。
参考文献[1]陈晶晶.MIMO无线信道容量比较分析[J].宁波职业技术学院学报，2009，13（5）：32-34.[2]郑德志，冯丽，吕斌涛.3×3多天线系统衰落相关与信道容量研究[J].现代电子技术，2007，15：29-31.[3]贺中堂，张力军，陈自力.MIMO系统各态历经信道容量的分析与仿真[J].计算机应用，2006，8：1799-1802.[4]张丽果，陈建安.多输入多输出（MIMO）系统信道容量技术[J].无线通信技术，2005，1：36-38.[5]岳海霞.射线跟踪法对室内MIMO信道容量的分析[J].中国新通信，2008，10：13-15.作者简介：侯大志（1978，10-），男，硕士，工程师，山西绛县人，海军装备技术研究所。
MIMO信道容量的仿真分析解析
数字移动通信与个人通信论文题目：MIMO系统信道容量的研究学生姓名李其信学号201120952院系信息科学与技术学院专业信号与信息处理MIMO系统信道容量的研究李其信（西北大学信息科学与技术学院，陕西西安 710127）摘要：本文首先对MIMO技术进行了简要介绍。
其次，从信息论角度研究了MIMO系统的信道容量，对平均分配天线发射功率下的几种典型系统(SISO、MISO、SIMO、MIMO)的平均信道容量进行了分析和比较，并对两类特殊的MIMO信道（全1信道和正交信道）的容量进行了特殊的分析，得到了信道容量的计算公式。
同时给出了当发射天线和接收天线数很大时的MIMO信道极限容量的估算方法。
关键词：多输入多输出（MIMO）系统；信道容量；中图分类号：文献标识码：A文章编号：1001-2400(2XXX)0X-0-0Research on the Capaity for MIMO SystemLI QI-xin( College of Information Science and T echnology, Northwest University, Xi’a n 710127, China)Abstract: In this paper,firstly,it gives a brief introduction of MIMO technology. Secondly,some average capacities ofseveral typical systems，such as SlSO，MISO，SIMO，MIMO，are theoretically analyzed and simulated from the pointofview of information theory．The difference among those typical systems is compared and the relationship betweenthe capacity and different schemes of distributing power are discussed．And two types of special MIMO channel (allchannels and orthogonal channel) capacity for a special analysis was calculated channel capacity.It gives the limitestimating method when the mumber of the transmitting and receiving antennas of MIMO.Key W ords: MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) channel capacity随着信息技术，尤其是互联网技术的迅猛发展，信息的载体形式由传统的文字形式向多媒体形传统的无线通信系统是采用单一发射天线和单一接收天线的通信系统，即所谓的SISO天线系统。
稀疏阵列mimo天线matlab仿真
稀疏阵列mimo天线matlab仿真稀疏阵列MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统是一种利用多个天线进行传输和接收的技术，可以有效提高通信系统的传输速率和可靠性。
在稀疏阵列MIMO系统中，天线之间的间距较大，形成了一个“稀疏”分布的阵列。
本文将介绍稀疏阵列MIMO系统的原理，并通过MATLAB仿真来验证其性能。
稀疏阵列MIMO系统的基本原理是利用空间信道的多径传输来增加传输路径和信道容量。
通过多个天线进行信号传输和接收，可以实现空间分集和空间复用的效果，从而提高系统的传输速率。
与传统的天线阵列相比，稀疏阵列的天线间距较大，可以减少阵列间的干扰，提高系统的可靠性和性能。
稀疏阵列MIMO系统在无线通信、雷达、无人机通信等领域具有广泛的应用前景。
为了验证稀疏阵列MIMO系统的性能，可以利用MATLAB进行仿真。
首先，需要建立稀疏阵列MIMO系统的模型。
模型包括天线阵列的布局、信道模型的建立、发送和接收信号处理等。
通过设置好参数和信道条件，可以进行系统的仿真实验。
在MATLAB中，可以利用MIMO通信工具箱进行稀疏阵列MIMO系统的建模和仿真。
首先，需要定义阵列的几何布局和天线的数量。
根据阵列的布局和天线的坐标，可以计算出天线之间的距离、角度等信息。
然后，需要定义信道模型和路径损耗模型，包括多径传输、衰落模型等。
根据信道模型，可以计算出信道增益和相位差等信息。
在稀疏阵列MIMO系统中，常用的传输技术是空时编码（STC）和垂直波束成形（VBF）。
可以分别计算出两种传输技术的系统容量和误码率，以评估系统的性能。
在进行仿真实验之前，还需考虑天线之间的互相干扰问题。
由于天线之间的间距较大，可以采用空间滤波和天线选择技术来减小干扰。
通过优化天线权重和信号处理算法，可以实现稀疏阵列MIMO系统的性能优化。
通过MATLAB的仿真实验，可以得到稀疏阵列MIMO系统在不同信道条件下的性能曲线。
等增益合并技术(EGC)系统仿真
安徽理工大学电子信息专业毕业设计摘要无线通信的终极目标是提供广泛的个人和多媒体通信。
无线通信新业务的不断增长，使得无线频谱资源日益匮乏，为了满足未来移动通信系统大容量、高速率的需求，提高频谱利用率，学术界提出了多天线发送和多天线接收的多输人多输出(MIMO)系统的概念.理论研究表明，MIMO系统可以大幅度提高信道的容量。
要实现一个MIMO系统,优良的接收技术是非常必要的，所用到的参数远多于传统单输人单输出(SISO)的信道，因此接收端检测算法复杂度明显增加.单天线发送多天线接受（SIMO）是MIMO的一个特例，也是本论文所依据的通信模型。
本文主要内容安排如下：第一章简要介绍了MIMO系统和天线分集接收技术，并概括了本文的研究工作。
第二章简要介绍了四种接收机分集技术，并重点介绍等增益合并技术（EGC）和最大比合并技术（MRC）。
第三章介绍了MATLAB语言的用法。
第四章通过计算机模拟得到采用不同数目的接收天线时，在接收端采用等增益合并技术（EGC）时的系统性能。
第五章本文的结论。
关键词：多输人多输出系统(MIMO)，分集技术，等增益合并（EGC），最大比合并（MRC）ABSTRACTThe ultimate goal of future wireless communications is to provide universal perso- nal and multimedia communications. With the growing demand for new services of wir- eless communications, the wireless frequency resources are becoming infrequent. The e- mergence of multiple-input multiple-output (MIMO) technology meets the demand of m- ultimedia applications and high speed wireless access. Researches indicate that the MIMO can improve the performance of wireless system prominently, such as system capacity, data rate, and frequency efficiency. To develop a MIMO system, brilliant technology of receiver is necessary ,MIMO channel estimation approaches are more complex than SISO channel, this leads to the complexity of the receiver.Single-input multiple-output is a specialty of MIMO. It is also the system model in my thesis.Chapter 1:overviews the MIMO system and presents a brief review of antenna diversity reception .We also narrate the architecture of this work.Chapter 2:overviews four types of antenna diversity reception, especially Equal Gain Combing(EGC) and Maximal Ratio Combing(MRC).Chapter 3:give a introduction of MATLAB language.Chapter 4:use computer to check the performance of EGC when use different numbers of antenna.Keywords: multiple-input multiple-output (MIMO), antenna diversity reception, Equal Gain Combing (EGC), Maximal Ratio Combing (MRC)目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (5)1.1MIMO系统的概念及发展状况 (5)1.2实用空间分集技术简介 (7)1.3论文内容简介 (9)第二章接收机分集技术 (10)2.1四种接收机分集技术简介 (10)2.1.1 选择式合并（Selection Combing） (10)2.1.2 开关式合并(Switched Combing) (10)2.1.3 最大比合并(Maximal Ratio Combing) (11)2.1.4 等增益合并(Equal Gain Combing) (11)2.2等增益合并的具体算法 (11)2.3最大比合并的具体算法 (14)第三章MATLAB语言的原理简介 (17)3.1MATLAB语言的由来 (17)3.2MATLAB语言与其他语言的异同 (18)3.3实现卷积码性能仿真要用到的MATLAB语句 (19)3.4、MATLAB的仿真工具SIMULINK (24)第四章等增益合并的计算机模拟性能 (26)4.1系统框图 (26)4.2程序设计 (26)4.2.1 采用2根接收天线时的性能模拟 (26)4.2.2 采用4根天线时的性能模拟 (28)4.2.3 采用6根天线时的性能模拟 (30)第五章结束语 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论无线通信，特别是移动通信在过去的几十年里经历了从模拟通信到数字通信、从FDMA到TDMA再到CDMA的发展过程，前后已经经历了三次技术更新。
多天线实验指导书
实验十二多天线一、实验目标本实验主要是利用LabVIEW软件和USRP硬件来搭建 2x2多输入多输出(MIMO)系统。
通过对多天线收发原理的掌握，编写出空时分组编码（STBC）的编解码程序，实现视频和图片的传输，从而加深对多天线技术相关内容的理解以及通信过程中的符号同步、帧同步、载波同步和信道估计等技术的认识。
二、实验介绍多输入多输出(MIMO)技术是无线通信领域的重大突破，它利用空间中增加的无线传输信道，在发送端和接收端采用多天线同时收发信号。
由于各发射天线同时发送的信号占用同一个频带，所以并未增加带宽，因而能够成倍的提高系统的容量和频谱利用率。
多输入和多输出既可以来自于多个数据流，也可以来自于一个数据流的多个版本，因此各种多天线技术都可以算作MIMO技术，如图1所示。
图1 MIMO技术分类1、STBC编码空时编码技术是一种建立在MIMO技术的基础上来提高系统性能的编码技术，最早源于Alamouti提出的基于两发射天线的空时发射分集方案，其实质上是将同一信息经过正交编码后从多根天线上发射出去，所形成的多路信号由于具有正交性，因此接收端就能够将这些多路独立的信号区分出来，只需要做简单的线性合并就可以得到满分集增益。
假设发送两个符号1x ，2x ，将其按（1）方式编码，经编码后的符号分别从两根天线上发送出去：在第一个发射周期里，分别从第一根天线和第二根天线上同时发送符号1x ，2x ；在第二个发射周期中，从第一根天线和第二根天线上同时发送符号2x *-，1x *，。
也就是说，x 的第一列表示第一时刻从不同天线发送出去的信号，x 的第一行表示从第一根天线在不同时刻发送出去的信号，依次类推。
1221x x x x x **⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦（1） 2、STBC 接收本实验的空时分组译码方案是利用最大比值合并接收方法进行空时分组译码，其原理是：假设天线端发送的数据a,b ；经过空时分组编码后为：-[]a b x b a **= （2）假设估计出的信道参数矩阵为：11122122[]h h h h h = （3）ijh 表示第i 根接收天线收到第j 根发送天线数据的传输信道参数。
微波天线无线传输综合实践实验三无线传输信道仿真.
由移动台周边散射物 对电波的反射，折射 与散射，这些波的相 互干涉使得接收功率 产生瞬时的变动．
电波传播的理解
多径衰落 Multipath fading 遮挡衰减 shadowing
约1 m
约100 m
距离衰减 Path loss
基站 Base station
用于短路径通信。
主要的电波传播方式
地面波传播
电波沿着地球表面传播的方式为地面波传播。
地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很 快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。 但地波不受气候影响，可靠性高。 超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传
播的。短波近距离通信也利用地波传播。
主要的电波传播方式
距离 Distance
电波传播模式的理解
依据收发信机之间距离的传播衰减.
电波的传播是扩散传播的，其衰减随基站和移
动台之间的距离增大而增大．
遮挡
Shadowing
所谓遮挡，是由于基站和移动台之间的大型的
建筑物对电波的遮挡而发生的到达移动台周边的信
号功率缓慢变动的现象．平均接受功率大体上以数
十米到数百米的周期的不规则的变动．变动幅度依 据于是基站和移动台之间的地形地物的形态构造．
f D Hz
f D Hz
接收信号的数学表达方式
发信信号
st (t ) At (t ) cos2fct (t ) 2P t cos2fct (t )
接收信号
sr (t ) Ar (t ) cos2f ct (t ) (t )
发信功率接收功率的关系
发射功率
遮挡衰减
MIMO信道仿真模型比较及其验证
MIMO信道仿真模型比较及其验证赵雄文;高波【摘要】建立在几何上的WINNER模型和COST2100随机信道模型是第四代(4G)移动通信MIMO(multi-input multi-output,多输入多输出)信道仿真中两个最为典型的仿真模型,在4G信道仿真中得到广泛应用.由于WINNER模型和COST2100模型不同的物理机制,还缺乏对这两种模型的比较和在具体应用场景下的有效性和契合度的研究.在室内环境中开展了WINNER模型和COST2100信道仿真比较与验证研究,在视距和非视距的情况下,对信道的功率时延谱、莱斯因子、信道容量、时延扩展和角度扩展等信道特征参数进行仿真对比,再利用实际测试数据的分析结果作为佐证,验证两个模型的契合度以及模型的实用性.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2016(032)002【总页数】8页(P75-82)【关键词】WINNER信道模型;COST2100信道模型;功率时延谱;莱斯因子;信道容量;时延扩展;角度扩展【作者】赵雄文;高波【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;东南大学移动通信国家重点实验室,江苏南京210096;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TN011由于第四代（fourth generation，4G）移动通信链路和系统仿真的需要，基于几何的随机信道模型的研究近年来一直是信道建模领域的研究热点［1］。
如3GPP标准提出了MIMO空间信道模型（spatial channel model，SCM）［2］，欧洲4G WINNER［3］项目将SCM进行扩展，得到SCME（SCM extension）。
SCME由原来支持的5 MHz信道带宽扩展到100 MHz，载频由2 GHz扩展到6 GHz。
随着WINNER模型的升级和完善，其仿真模型已成为ITU-R［4］和3GPP 标准化的重要组成部分之一。
应对MIMO信道建模和仿真测试遇到的挑战
目录
简介 ....................................................................................................... 3 回顾 MIMO 技术 ..................................................................................... 4 多天线技术 ......................................................................................... 5 无线标准中的 MIMO ......................................................................... 12 信道相关对 MIMO 性能的影响 .......................................................... 13 在仿真 MIMO 信道时遇到的挑战 ....................................................... 14 MIMO 信道概述 .................................................................................... 16 无线传播特性 .................................................................................... 17 宏观 (慢) 衰落 .................................................................................... 18 MIMO 信道相关 ................................................................................... 35 空间相关 ........................................................................................... 35 天线极化相关 .................................................................................... 37 空间相关与天线极化相关的组合 ....................................................... 40 按路径相关与按信道相关 .................................................................. 44 MIMO 的理论信道容量 ...................................................................... 45 配置信道仿真仪以实现所需的相关 ................................................... 46 将信噪比应用于 MIMO 信道 .............................................................. 48 使用 PXB 配置符合标准的 MIMO 信道 ................................................ 52 相关文献 .............................................................................................. 54 附录 A: MIMO 信道容量的理论模型 ..................................................... 55 附录 B: 不相关、相关 MIMO 信道的信噪比 (SNR) .............................. 58
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
天线数量对信道条件以及信道容量影响仿真实验
天线数量对信道条件和信道容量的影响可以通过仿真实验进行探究。
下面是一种可能的实验设计：
1. 确定模拟环境：选择一种常见的无线通信信道模型，例如Rayleigh衰落信道或者高斯信道。
2. 设置参数：确定通信系统的一些基本参数，如信号频率、传输功率、噪声功率、距离等。
3. 设定信道的起始条件：根据所选的信道模型，设定初始的信道衰落情况。
4. 编写仿真程序：使用编程语言（如Matlab、Python等）编写仿真程序，根据设定的参数和信道模型，模拟信道中的传输过程。
5. 设置不同的天线数量：在程序中通过调整天线数量的参数，比如接收端或发送端的天线数量，来模拟不同的信道条件。
6. 运行仿真实验：运行仿真程序，得到不同天线数量下的信道传输性能指标，如信号强度、信噪比、误码率等。
7. 分析结果：根据实验结果，比较不同天线数量下的信道条件和信道容量的差异。
可以观察到，增加天线数量通常会提高信号强度、提高信噪比，从而提高信道容量。
需要注意的是，在进行仿真实验时，要按照中国法律法规，遵守相关规定，确保不会进行非法的通信行为或其他任何违法行为。
同时，此实验仅涉及技术方面的内容，请勿使用仿真结果从事任何违法行为。