基于matlab的MIMO通信系統(tǒng).docVIP

北京郵電大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于Matlab的MIMO通信系統(tǒng)仿真 目錄一、概述31.1課程設(shè)計(jì)目標(biāo)：31.2數(shù)字通信系統(tǒng)概述4二、基本原理4三、仿真設(shè)計(jì)83.1流程圖93.2主要模塊103.3主要參數(shù)13四、程序塊設(shè)計(jì)134.1結(jié)構(gòu)性和關(guān)鍵語句134.2狀態(tài)檢驗(yàn)174.3性能測(cè)試19五、誤碼性能19六、仿真結(jié)果與分析23七、重點(diǎn)研究的問題25八、結(jié)論27九、參考文獻(xiàn)28一、 概述1.1課程設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）了解移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)（2）了解數(shù)字通信系統(tǒng)仿真流程（3）學(xué)會(huì)用Matlab實(shí)現(xiàn)基本的信道編譯碼、調(diào)制解調(diào)等通信模塊（4）學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)MIMO空時(shí)處理技術(shù)（5）學(xué)習(xí)和掌握性能分析的思路和方法。1.2數(shù)字通信系統(tǒng)概述信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)的通信方式稱為數(shù)字通信，它包括將基帶數(shù)字信號(hào)直接送往信道傳輸?shù)臄?shù)字基帶傳輸和經(jīng)載波調(diào)制后在送往信道傳輸?shù)臄?shù)字載波傳輸。對(duì)應(yīng)的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。具體的通信流程如上圖所示。對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)中需要完成的MIMO通信系統(tǒng)，流程相應(yīng)為：產(chǎn)生信源，而后利用卷積碼進(jìn)行信道編碼，調(diào)制方式使用QPSK調(diào)制，再將其通過雙天線傳輸后通過白高斯噪聲信道，傳播后利用ML進(jìn)行判決，譯碼方式采用維特比譯碼，最終得到傳輸后的數(shù)據(jù)。二、基本原理2.1MIMO概述及原理MIMO 表示多輸入多輸出。在第四代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中被廣泛采用，例如IEEE 802.16e (Wimax)，長(zhǎng)期演進(jìn)(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(shí)被稱作空間分集，因?yàn)樗褂枚嗫臻g通道傳送和接收數(shù)據(jù)。只有站點(diǎn)（移動(dòng)設(shè)備）或接入點(diǎn)（AP）支持 MIMO 時(shí)才能部署 MIMO。MIMO 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。MIMO 允許多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流，并能夠區(qū)分發(fā)往或來自不同空間方位的信號(hào)。多天線系統(tǒng)的應(yīng)用，使得多達(dá) min(Nt,Nr)的并行數(shù)據(jù)流可以同時(shí)傳送。同時(shí)，在發(fā)送端或接收端采用多天線，可以顯著克服信道的衰落，降低誤碼率。利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。前者是利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用增益的算法主要有貝爾實(shí)驗(yàn)室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法。目前MIMO技術(shù)領(lǐng)域另一個(gè)研究熱點(diǎn)就是空時(shí)編碼。常見的空時(shí)碼有空時(shí)塊碼、空時(shí)格碼?？諘r(shí)碼的主要思想是利用空間和時(shí)間上的編碼實(shí)現(xiàn)一定的空間分集和時(shí)間分集，從而降低信道誤碼率。2.2MIMO信道模型nT發(fā)送天線，nR接收天線信道矩陣：接收信號(hào)：即接收信號(hào)為信道衰落系數(shù)發(fā)射信號(hào)+接收端噪聲MIMO模型中有一個(gè)空時(shí)編碼器，同時(shí)含有有多根天線，其系統(tǒng)模型和上述MIMO系統(tǒng)理論一致。一般來說，移動(dòng)終端所支持的天線數(shù)目總是比基站端要少所以發(fā)送天線的數(shù)目要大于接收天線。2.3分集與復(fù)用根據(jù)各根天線上發(fā)送信息的差別，MIMO可以分為發(fā)射分集技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)。發(fā)射分集：在不同的天線上發(fā)射包含同樣信息的信號(hào)(信號(hào)的具體形式不一定完全相同)，達(dá)到空間分集的效果，起到抗衰落的作用典型代表：空時(shí)塊碼（STBC）空間復(fù)用：在不同的天線上發(fā)射不同的信息，獲得空間復(fù)用增益，從而大大提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率典型代表：分層空時(shí)碼。2.3.1空時(shí)塊碼（STBC）Alamouti提出了采用兩個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線的系統(tǒng)可以得到采用一個(gè)發(fā)射天線兩個(gè)接收天線系統(tǒng)同樣的分集增益。將每k個(gè)輸入字符映射為一個(gè) 矩陣，矩陣的每行對(duì)應(yīng)在p個(gè)不同的時(shí)間間隔里不同天線上所發(fā)送的符號(hào)。2*2舉例：?jiǎn)翁炀€接收，用 表示第1,2個(gè)發(fā)射符號(hào)間隔接收天線的接收信號(hào)：采用最優(yōu)極大似然譯碼可得：為了要滿足各根天線上發(fā)送數(shù)據(jù)的正交，它的編碼矩陣需要滿足如下條件多天線接收，發(fā)送端的編碼與傳輸方案和單接收天線系統(tǒng)一樣。只是在接收端的處理變得復(fù)雜，需要對(duì)不同接收天線上接收到的信號(hào)進(jìn)行合并處理。多接收天線下的判決度量可以通過把各副接收天線上的接受信號(hào)得到的判決度量線性合并得到。判決式如下：2.3.2分層空時(shí)碼（BLAST）空時(shí)編碼利用多天線組成的天線陣同時(shí)發(fā)送和接收。在發(fā)送端，將數(shù)據(jù)流分離成多個(gè)支流，對(duì)每個(gè)支流進(jìn)行空時(shí)處理和信號(hào)設(shè)計(jì)(空時(shí)編碼)，然后通過不同天線同時(shí)發(fā)送；在接收端，利用天線陣接收，并經(jīng)過空時(shí)處理和空時(shí)碼解碼，還原成發(fā)送數(shù)據(jù)流。串并變換信道編碼器1信道編碼器2空時(shí)編碼調(diào)制器1調(diào)制器2天線1天線n圖1 分層空時(shí)碼的發(fā)射端系統(tǒng)模型在接收端，用多個(gè)天線分集接收，信道參數(shù)通過信道估計(jì)獲得，由線性判決反饋均衡器實(shí)現(xiàn)分層判決反饋干擾抵消，然后進(jìn)行分層空時(shí)譯碼，單個(gè)信道譯碼器完成信道譯碼，分層空時(shí)碼接收端系統(tǒng)框圖如下圖所示：信道估計(jì)線性判決反饋均衡器空時(shí)譯碼信道譯碼天線1天線2三、仿真設(shè)計(jì)開始3.1流程圖初始化各項(xiàng)參數(shù)產(chǎn)生信源信道編碼采用卷積碼進(jìn)行QPSK調(diào)制STBC雙天線發(fā)送通過高斯白噪聲信道單/多天線接收ML準(zhǔn)則進(jìn)行判決維特比譯碼進(jìn)行解調(diào)結(jié)束3.2主要模塊3.2.1信源產(chǎn)生要求：產(chǎn)生獨(dú)立等概的二進(jìn)制信源實(shí)現(xiàn)：matlab自帶函數(shù) randint()一個(gè)信源產(chǎn)生N/2個(gè)0,1隨機(jī)等概數(shù)據(jù)S1=randint(1,N/2);S2=randint(1,N/2);3.2.2信道編碼方式：卷積碼（3GPP TS25.212 4.2.3.1）卷積糾錯(cuò)編碼函數(shù)convenc()格式：code=convenc(msg, trellis)功能：利用poly2trellis函數(shù)定義的格形trellis 結(jié)構(gòu)，對(duì)二進(jìn)制矢量信息msg進(jìn)行卷積編碼。將卷積編碼多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換成格形(trellis)結(jié)構(gòu)函數(shù)poly2trellis()格式：trellis = poly2trellis(constrainlength, codegenerator)功能：將前向反饋卷積編碼器的多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換成一格形(trellis)結(jié)構(gòu)。Viterbi 算法譯卷積碼函數(shù)vitdec()格式：decoded = vitdec(code,trellis,tblen,opmode,dectype)功能：利用Viterbi 算法譯卷積碼。Code為poly2trellis函數(shù)或istrellis函數(shù)定義的格形trellis結(jié)構(gòu)的卷積碼。參數(shù)tblen 取正整數(shù)，表示記憶(traceback)深度。參數(shù)opmode代表解碼操作模型。3.2.3調(diào)制與解調(diào)基本要求QPSK：在數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，QPSK四相移鍵控是目前最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式,它具有較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗干擾性、在電路上實(shí)現(xiàn)也較為簡(jiǎn)單。QPSK是在M=4時(shí)的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45，135，225，315，調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配合起來，則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每?jī)蓚€(gè)比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個(gè)雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成，它們分別代表四進(jìn)制四個(gè)符號(hào)中的一個(gè)符號(hào)。QPSK中每次調(diào)制可傳輸2個(gè)信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號(hào)的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。實(shí)現(xiàn)方法：調(diào)制：Matlab自帶函數(shù) reshape 以及自定義star()利用星座點(diǎn)調(diào)制解調(diào)：Matlab自帶函數(shù) reshape 以及ML思想解調(diào)，過程中使用min()函數(shù)提高要求16QAM：16QAM 是用兩路獨(dú)立的正交 4ASK 信號(hào)疊加而成，4ASK 是用多電平信號(hào)去鍵控載波而得到的信號(hào)。它是 2ASK 體制的推廣，和 2ASK 相比，這種體制的優(yōu)點(diǎn)在于信息傳輸速率高。串/并變換器將速率為Rb的二進(jìn)制碼元序列分為兩路,速率為Rb/2.2-4電平變換為Rb/2 的二進(jìn)制碼元序列變成4 個(gè)電平信號(hào),4 電平信號(hào)與正交載波相乘,完成正交調(diào)制,兩路信號(hào)疊加后產(chǎn)生 16QAM信號(hào).在兩路速率為Rb/2 的二進(jìn)制碼元序列中,經(jīng) 2-4 電平變換器輸出為 4 電平信號(hào),即M=16.經(jīng) 4 電平正交幅度調(diào)制和疊加后,輸出 16 個(gè)信號(hào)狀態(tài),即 16QAM.實(shí)現(xiàn)方法：調(diào)制：Matlab自帶函數(shù) reshape 以及star()用星座點(diǎn)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)：Matlab自帶函數(shù) reshape 以及ML思想解調(diào)，過程中使用min()函數(shù)3.2.4 空時(shí)分組碼發(fā)送與接收兩發(fā)一收：兩發(fā)兩收： (1) (2)實(shí)現(xiàn)：Matlab自帶conj()與.*3.2.5AWGN信道加性高斯白噪聲 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪聲與干擾模型。加性噪聲：疊加在信號(hào)上的一種噪聲，通常記為n(t)，而且無論有無信號(hào)，噪聲n(t)都是始終存在的。因此通常稱它為加性噪聲或者加性干擾。白噪聲：噪聲的功率譜密度在所有的頻率上均為一常數(shù)，則稱這樣的噪聲為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高斯分布，則稱這樣的噪聲為高斯白噪聲。實(shí)現(xiàn)：Matlab自帶函數(shù) randn()3.3主要參數(shù)PACKET=10; %數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)N=2560*4; %包長(zhǎng)SNR_dB=0:2:30; %信噪比范圍（030），圖中橫坐標(biāo)間隔為2tblen=30; %卷積碼記憶深度，寄存器的35倍最佳，選擇30四、程序塊設(shè)計(jì)4.1結(jié)構(gòu)性和關(guān)鍵語句4.1.1信源產(chǎn)生ppt中建議使用randsrc()函數(shù)，但由于randsrc()產(chǎn)生的信源序列是+1和-1的序列，而進(jìn)行卷積碼編碼時(shí)輸入編碼器的序列必須是單極性不歸零序列，所以要將序列中的-1修改為0.于是我采用了randi()函數(shù)，直接可以產(chǎn)生隨機(jī)且等概的0,1序列。S1=randi(1,N/2); %產(chǎn)生第1組信號(hào)，長(zhǎng)度為N/2S2=randi(1,N/2); %產(chǎn)生第2組信號(hào)，長(zhǎng)度為N/24.1.2信道編碼4.1.2.1卷積碼codegen=557 663 711; %8進(jìn)制表示寄存器狀態(tài)trellis=poly2trellis(constlen,codegen); %轉(zhuǎn)換為格行結(jié)構(gòu)for bag=1:PACKETS1=randi (1,N/2); %產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)1S2=randi (1,N/2); %產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)2S=S1 S2;SJ_1=convenc(S1,trellis); %對(duì)1進(jìn)行卷積編碼SJ_2=convenc(S2,trellis); %對(duì)2進(jìn)行卷積編碼根據(jù)圖可得，有9個(gè)移位寄存器，1個(gè)輸入和3個(gè)輸出。將編碼器的3個(gè)沖激響應(yīng)寫成二進(jìn)制序列，最后轉(zhuǎn)化成八進(jìn)制，最后得到的結(jié)果為557，663，711，為八進(jìn)制的表示形式。4.1.2.2維特比譯碼直接利用公式vitdec()即可4.1.2.3CRC冗余校驗(yàn)?zāi)鼙灰阎猤(x)整除即判斷為無錯(cuò)，否則產(chǎn)生錯(cuò)誤選取g(x)=1+x5+x12+x16加冗余過程：檢查過程4.1.3調(diào)制與解調(diào)QPSK星座圖與調(diào)制QPSK 解調(diào)16QAM星座圖16QAM調(diào)制16QAM解調(diào)4.1.4瑞利信道4.1.4.1信道中的信號(hào)根據(jù)瑞利信道衰減參數(shù)，加之公式可得兩根天線在兩個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在信道中的總信號(hào)rij(包括高斯噪聲)4.1.4.2誤比特率的計(jì)算利用matlab自帶 biterr（）函數(shù)Biterr()用于比較兩組標(biāo)量序列中不同位數(shù)的個(gè)數(shù)用個(gè)數(shù)與總位數(shù)相除記得到本次循環(huán)中的誤比特率因?yàn)楦鶕?jù)不同的系統(tǒng)可能需要多次循環(huán)，故而要對(duì)每次循環(huán)中的誤比特率進(jìn)行求和并與總循環(huán)次數(shù)相除，等到真正的誤比特率。4.2狀態(tài)檢驗(yàn)每路信源產(chǎn)生N/2=5120個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過卷積編碼后生成15360個(gè)數(shù)據(jù)因?yàn)橛腥份敵黾?5360=5120*3個(gè)數(shù)據(jù)QPSK星座圖（即坐標(biāo)數(shù)據(jù)）16QAM星座圖數(shù)據(jù)（格雷碼順序排列）經(jīng)過QPSK后生成每路信號(hào)7680個(gè)數(shù)據(jù)因?yàn)镼PSK將每路信號(hào)分成兩路后調(diào)制即7680=15360/2個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過16QAM后生成每路信號(hào)3840個(gè)數(shù)據(jù)因?yàn)?6QAM將每路信號(hào)分成四路后調(diào)制即3840=15360/4個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過兩發(fā)兩收的QPSK信號(hào)調(diào)制后產(chǎn)生的信號(hào)每路7680個(gè)數(shù)據(jù)與發(fā)送前相同兩發(fā)兩收未編碼情況每路產(chǎn)生2560個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過兩發(fā)一收的QPSK信號(hào)調(diào)制后產(chǎn)生的信號(hào)每路7680個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過兩發(fā)兩收的16QAM信號(hào)調(diào)制后產(chǎn)生的信號(hào)每路3840個(gè)數(shù)據(jù)與發(fā)送前相同經(jīng)過兩發(fā)一收的16QAM信號(hào)調(diào)制后產(chǎn)生的信號(hào)每路3840個(gè)數(shù)據(jù)解調(diào)2發(fā)2收QPSK后產(chǎn)生序列15360個(gè)經(jīng)過維特比譯碼后2發(fā)2收產(chǎn)生序列5120個(gè)已恢復(fù)為0，1序列4.3性能測(cè)試4.3.1當(dāng)采用packet=10時(shí)，每包長(zhǎng)2460*4共98400個(gè)數(shù)據(jù)耗時(shí)：34s較為快捷，可見代碼性能較優(yōu)4.3.2此時(shí)加入冗余校驗(yàn)，速度大大下降耗時(shí)：845 約是不添加冗余校驗(yàn)的17倍且由于在此系統(tǒng)中冗余校驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)其功能，即實(shí)際糾錯(cuò)故而認(rèn)為冗余校驗(yàn)用處不大4.3.3增加包長(zhǎng)，不加入冗余校驗(yàn)packet=50, 每包長(zhǎng)為依然為2460*4共492000個(gè)數(shù)據(jù)耗時(shí)244且兩幅圖得到的誤比特率圖線無明顯差別，相較之下選擇包長(zhǎng)為10進(jìn)行仿真.五、誤碼性能包長(zhǎng)為packet=10時(shí)，數(shù)據(jù)共有98400個(gè)此時(shí)得到的曲線與packet=50,數(shù)據(jù)增加5倍即492000個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)的在QPSK下誤碼率圖線無明顯差異,細(xì)微來看，packet=50稍平滑一些5.1Packet=10, tblen=305.2packet=50當(dāng)包長(zhǎng)都取10時(shí)，改變卷積碼的記憶深度。查取資料可知，卷積碼的記憶深度為寄存器個(gè)數(shù)的35倍時(shí)性能最佳。本次仿真中因?yàn)榧拇嫫鱾€(gè)數(shù)為8個(gè)，所以記憶深度在2440中選取比較合適。于是我選取30作為常態(tài)。比較大的記憶深度50和比較小的記憶深度3來畫圖比較，從中可以看出，記憶深度較?。?3）時(shí)，未編碼曲線較為光滑記憶深度增大（=30,=50）,編碼更為曲線光滑5.3 packet=10 tblen=505.4 packet=10 tblen=3六、仿真結(jié)果與分析5.1QPSK情況下誤碼率圖線我選取了三個(gè)狀態(tài)的誤比特率來進(jìn)行分析分別是2發(fā)2收的卷積編碼BER圖線2發(fā)1收的卷積編碼BER圖線以及未進(jìn)行卷積編碼直接調(diào)制的BER圖線。首先我們已知2發(fā)2收的性能優(yōu)于2發(fā)1收，觀察圖線，2發(fā)2收?qǐng)D線一直在2發(fā)1收?qǐng)D線之下，即相同信噪比時(shí)，2發(fā)2收的誤比特率小于2發(fā)1收，正確。對(duì)于未進(jìn)行卷積編碼的圖線與進(jìn)行編碼的圖線相比，在信噪比較小的時(shí)候（約小于10db）未編碼信號(hào)的誤比特率比2發(fā)1收的進(jìn)行QPSK的信號(hào)誤比特率低，因?yàn)楸敬畏抡嬷械恼`比特率是經(jīng)過逐次取平均，擴(kuò)大范圍繼續(xù)平均，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，于是可以得到信噪比小的時(shí)候，收發(fā)方式對(duì)誤比特率影響較大。而當(dāng)超過10db時(shí)，未進(jìn)行卷積碼的信號(hào)誤比特率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于經(jīng)過編碼的信號(hào)，可見在信噪比大時(shí)，編碼對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響更大。5.2 16QAM誤碼率圖線16QAm部分選取2發(fā)2收及2發(fā)1收的誤比特率進(jìn)行分析?？梢娫谛旁氡燃s為15dB以下時(shí)，兩條曲線幾乎交疊在一起，誤比特率相當(dāng)，然而當(dāng)信噪比大于15dB時(shí)，2發(fā)2收誤比特率大于2發(fā)1收的情況。不符合常理，有待解決。七、重點(diǎn)研究的問題5.1、QPSK與16QAM的調(diào)制最開始也考慮過使用matlab直接提供的函數(shù)pskmod(),qammod()和相應(yīng)的解調(diào)函數(shù)來進(jìn)行QPSK及16QAM的調(diào)制與解調(diào)。但因?yàn)閷W(xué)習(xí)過通信原理，理解了調(diào)制的本質(zhì)實(shí)際就是映射，將一維標(biāo)量映射到QPSK的單位圓及16QAM的星座點(diǎn)上。所以我采用了自己設(shè)計(jì)調(diào)制與解調(diào)的函數(shù)。其實(shí)實(shí)施起來也很簡(jiǎn)單。首先定義QPSK及16QAM的星座點(diǎn)。我采用了這種在通信原理中因?yàn)殄e(cuò)到相鄰符號(hào)概率小而性能較好的方式，只用直接定義4個(gè)點(diǎn)的位置就完成了。16QAM也很簡(jiǎn)單，同樣采用通信原理中較為推薦的格雷碼方式排序星座點(diǎn)，用循環(huán)的方式定義星座點(diǎn)，以期獲得較低的誤符號(hào)率。之后進(jìn)行串并變化后，把數(shù)據(jù)分別變?yōu)?行和4行，一列看為一個(gè)符號(hào)，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)字后+1得到在星座點(diǎn)中的序列位置，就完成了調(diào)制。5.2、QPSK與16QAM的解調(diào)完成了調(diào)制，解調(diào)的思想也比較簡(jiǎn)單。最基礎(chǔ)的先要應(yīng)用ML準(zhǔn)則，即找到離當(dāng)前位置最近的星座點(diǎn)，記錄它的位置，再回到回復(fù)序列中找到相應(yīng)序號(hào)對(duì)應(yīng)的2或4位數(shù)據(jù)，再次使用reshape即可恢復(fù)為原信號(hào)。5.3、瑞利信道中的發(fā)送與接收彈性要求中有瑞利信道這一項(xiàng)，所以我查閱了相關(guān)資料后了解到，只要定義好銳利信道的參數(shù)h0h3,后就能利用書中的公式，將兩根天線上相鄰時(shí)刻到達(dá)的信號(hào)與瑞利信道系數(shù)想乘，就可以得到天線的發(fā)射信號(hào)，再加上隨機(jī)噪聲sgma.*2*(randn(1,len)+j*randn(1,len)，便得到了信道中的總函數(shù)。譯碼部分比起發(fā)送要復(fù)雜一些。發(fā)送的時(shí)候有相應(yīng)的公式，直接就可以得到，而對(duì)于譯碼，則需要理解兩發(fā)兩收和一收進(jìn)行的含義，才能寫出相應(yīng)的算法。兩發(fā)兩收交兩發(fā)一收復(fù)雜，但在理解了具體實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，需要我們用已有的簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)（如負(fù)數(shù)的共軛計(jì)算，算式相消技巧），最終將收端得到的信號(hào)恢復(fù)為原信號(hào)。5.4、冗余校驗(yàn)在本學(xué)期的信息處理與編碼與編碼課中，作為課余知識(shí)簡(jiǎn)單的了解了CRC冗余校驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。即與給定的g(x)相除，整除可認(rèn)為無差錯(cuò)。根據(jù)一篇論文嘗試編寫了冗余校驗(yàn)的程序，雖然程序?qū)崿F(xiàn)并不太難，但卻給程序造成了極大的冗余。在調(diào)制前要給兩路信號(hào)添加冗余，解調(diào)譯碼后要對(duì)相應(yīng)的8個(gè)結(jié)果解校驗(yàn)。于是程序的運(yùn)行時(shí)間平均提高了近20倍。在之后的調(diào)試代碼過程中一直將冗余校驗(yàn)注釋掉，以免浪費(fèi)過多的時(shí)間。5.5、誤比特率的計(jì)算 比起通信原理中誤比特率的計(jì)算需要很長(zhǎng)的公式，開根乘方不同，在matlab中只要使用簡(jiǎn)單的biterr（）函數(shù)即可完成。它指示了兩個(gè)數(shù)組中不同比特?cái)?shù)的個(gè)數(shù)（也可用異或?qū)崿F(xiàn)），再與序列總長(zhǎng)度相比，很方便的就能得出誤比特率。唯一需要注意的是本次仿真中數(shù)據(jù)量龐大，嵌套著循環(huán)，每進(jìn)行一次發(fā)送接收都要計(jì)算出本次的誤比特率，再加和求平均，便能得到較為可靠的誤比特率值。八、結(jié)論 通過兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，我完成了MIMO通信系統(tǒng)的QPSK、16QAM調(diào)制，擁有循環(huán)冗余校驗(yàn)，通過瑞利衰減信道，最終成功傳輸解調(diào)的整個(gè)過程。對(duì)于MIMO通信系統(tǒng)，最初我們只是在移動(dòng)通信課上有所了解，但對(duì)于它的整個(gè)實(shí)現(xiàn)流程實(shí)際上是陌生的。在第一節(jié)老師的指導(dǎo)課上，除了移動(dòng)通信課程上涉及的MIMO、通信原理上涉及到了QPSK和16QAM調(diào)制方式，甚至于彈性要求中在信息處理與編碼中涉及的冗余校驗(yàn)以及并未完全理解的瑞利信道的相關(guān)內(nèi)容。一次課程設(shè)計(jì)幾乎涵蓋了大三所學(xué)習(xí)的主要課程的最核心內(nèi)容，讓我在第一天就很感興趣。當(dāng)然，同時(shí)也我也面臨無從下手的困境，毫無頭緒。所幸Matlab在這一個(gè)學(xué)期的通信網(wǎng)性能基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中有了不小的進(jìn)步，我可以掌握分模塊變成的方法，便根據(jù)老師給出的基本流程圖，一步步拆解，產(chǎn)生信源、調(diào)制、解調(diào)、最終完成兩發(fā)兩收，在這個(gè)過程中，我對(duì)基于MATLAB的MIMO通信系統(tǒng)仿真有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。MIMO 的優(yōu)點(diǎn)是能夠增加無線范圍并提高性能。MIMO 允許多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流。它允許天線同時(shí)傳送和接收。利用MIMO 技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。前者是利用MIMO 信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO 信道提供的空間分集增益。但是，后來深入了解了我才知道，MIMO不能夠克服頻率選擇性深衰落。所以出現(xiàn)了OFDM和MIMO結(jié)合在一起的