基于MATLAB的MIMO通信系统仿真(4)

2019-08-31 18:37

由图可见QPSK仿真误码率曲线和理论误码率曲线重合在一起,QPSK仿真误比特率曲线和理论误比特率曲线也重合在一起,误码率约是误比特率的两倍,说明实验方法是正确可行的。

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QPSK信号的误码率:

QPSK信号的误比特率:

?1?Pe?1??1?erfcr/2??2?21Pe?erfcr/22最终在实现MIMO模型的时候,采用的是matlab自身封装好的函数

结果如下所示

对应的调制方式如下图所示。但是在《通信原理》的学习中,我们知道该QPSK调制方式错到相邻符号的概率较高。

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? MIMO信道模型仿真 AWGN信道

左边为加上高斯白噪声的信号,右边为天线上接收到的信号

瑞利信道

左图为两根天线上接收到的信号。

上图为判决的结果,可以看出判决的结果证是四个星座点对应的坐标

五、 不同仿真条件下测试误码性能

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六、 仿真结果与分析

由上图可以看出,随着信噪比的增大,误码率逐渐降低。

假定每一根发射天线到接收天线的衰落是独立的,并且接收及完全知道信道系数。从上述误码率性能曲线仿真结果可以看出,随着接收天线数的增加,BER性能得到了很好的改善。采用信道编码的方式也能够改善BER性能。相对于瑞利信道,加性高斯白噪声信道的BER较小。且随着接收天线数的增加,空时编码的分集增益就越高,从而性能越好。

七、 重点研究的问题 (1) 信源产生

根据老师的要求,用randsrc函数产生信源,但是randsrc函数产生的信源是等概分布的+1和-1序列,而卷积编码器的输入应该是01序列,所以在进入编码器之前应该将其中的-1变成0,引入了一个for循环。在查阅资料后发现,其实直接设定randsrc(1,N)> .5就可以直接生成01序列。

(2) QPSK调制

在进行仿真时,最初并不知道Matlab自带的QPSK调制的函数,所以在QPSK调制和解调的时候也花费了很多的时间。

在自己编写的过程中,我采用的如下图所示的星座图

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这样的情况下,错到相邻符号的概率比较小,但是在实际调用程序的时候发现,实际上是采用星座点在坐标轴上的调制方法。

(3) MIMO信道模型仿真

因为是多天线发多天线收系统,所以要知道h信道矩阵的形式。对于不同的信道,h的形式是不相同的。在实现加性高斯白噪声信道是,认为h的值均为1,而对于瑞利信道,认为信道矩阵是随机产生的参数值。

由于考虑到噪声的影响,所以发送信号在通过信道之后,要叠加上噪声。因为通过QPSK调制后的信号时复信号,所以添加的噪声也为复噪声。

(4) 输出统计

Eb/N0:Eb指的是平均比特能量。

Es/N0:Es指的是平均符号能量

N0是指加性噪声的单边功率谱密度

对于误比特率的计算,可以直接调用matlab的自带函数biterr。

八、 结论(心得体会)

通过两个星期的课程设计,我初步了解了基于MATLAB的MIMO通信系统仿真。两个星期的课程设计过得很快。对于MIMO通信系统,最初我们只是在《移动通信》课上有所了解,但对于它的整个实现流程实际上是陌生的。在课设开始初期,我也面临无从下手的困境,毫无头绪。后来我根据老师给出的基本流程图,一步步拆解,从最初产生信源,到最终完成两发两收,在这个过程中,我对基于MATLAB的MIMO通信系统仿真有了比较深刻的认识。

MIMO 的优点是能够增加无线范围并提高性能。MIMO 允许多个天线同时发送和接收多个空间流。它允许天线同时传送和接收。利用MIMO 技术可以提高信道的容量,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率。前者是利用MIMO 信道提供的空间复用增益,后者是利用MIMO 信道提供的空间分集增益。但是,后来深入了解了我才知道,MIMO不能够克服频率选择性深衰落。所以出现了OFDM和MIMO结合在一起的技术。

整个课程设计实际上是贯穿了我们所学的专业知识。其中用到了卷积码的编码与译码,是《信息处理与编码》的知识,对于QPSK的调制,则是《通信原理》的知识,而整个两发两收模型的实现,更是用到了上述专业课的思想和方法,可

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见,要实现一个简单的通信系统都需要这么多门课程的交叉,更不用说进行更进一步的科学研究了。

目前,4G技术已经逐渐普及,未来是必要出现更先进的通信技术,但是无论科技如何发展,后来的技术都是对先前技术的改进和突破。只有学好现有的技术,才能够发现其中的缺陷和弊端,才能够找准改进的方向。

通过此次课程设计,我对数字通信系统有了更进一步的认识,对Matlab强大的仿真能力有了深刻的体会。只有静下心来,潜心研究,认真做事,才能达到最后的目标。

九、 参考文献

[1]周炯磐,庞沁华,续大我,吴伟陵,杨鸿文,《通信原理》,北京邮电大学出版社

[2]林云,何丰,《MIMO技术原理及应用》,人民邮电出版社 [3]3GPP TS 36.212 V9.2.0 (2010-06) http://www.3gpp.org [4] http://www.docin.com/p-150110752.html

[5]Claude Oestges, Bruno Clerckx, 《MIMO无线通信》,机械工业出版社

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