通信信号处理课程报告

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1、一MIMO概念概述MIMO表示多输入多输出。MIMO有时被称作空间多样，因为它使用多空间通道传送和接收数据。MIMO的优点是能够增加无线范围并提高性能。MIMO技术大致可以分为两类：发射/接收分集和空间复用。传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品，从而获得更高的接收可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用1根发射天线n根接收天线，发送信号通过n个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n，平均误差概率可以减小到，单天线衰落信道的平

2、均误差概率为。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效的提高天线增益，降低用户间的干扰。广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。分集技术主要用来对抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供额外的信息来增加通信中的自由度(degreesoffreedom)。从本质上来讲，如果每对发送接收天线之间的衰落是独立

3、的，那么可以产生多个并行的子信道。如果在这些并行的子信道上传输不同的信息流，可以提供传输数据速率，这被成为空间复用。需要特别指出的是在高SNR的情况下，传输速率是自由度受限的，此时对于m根发射天线n根接收天线，并且天线对之间是独立均匀分布的瑞利衰落的。二、课程设计要求1、搭建2×2，4×4，8×8MIMO系统（任一路的信道符合RayleighFading）。2、在接收端进行pilot-based的信道估计。3、利用估计的信道进行MLD信号检测。三、课程设计原理系统整体框图如图1所示。发送端与接收端原理图见图2，图3。图1系统整体框图图2发送端原理图图3接收

4、端原理图四、软件设计思路程序主流程图如图4所示。图4程序主流程图考虑到模块化编程易于调试的优点，我们编写了大量的子函数，比如复数的加减乘除函数，复数矩阵的减法与乘法函数。以下几点需要注意：1．程序直接从文件读取数据而不是随机生成0/1序列。由于天线数目不确定，我们特意编制了文件读取和保存函数，每次读或写2位（bit）。这样，当天线数目变化时，都能保证每根天线得到2位数据进行传输。不过有一种特殊情况，当文件剩余比特数目少于天线数目×2时，程序将自动关闭不能取得数据的天线，比如3根天线关闭1根或2根天线，以实现文件的完整传输。2．由于天线数目不确定，我们特意编

5、制了一个索引表产生函数tableTraverse，实现诸如以下序列的遍历。111…11111…12111…13111…14111…21111…22111…23111…24111…31…444…44111…11…3．计算误码率是通过文件比较函数fileCompare实现的。五、实验结果及分析1．理想信道下MIMO性能比较（component=8，fd＝0）由上可见，当天线数目越多时，MIMO系统性能越好，误码率越低。4×4MIMO在AWGN_SNR＞18左右时，误码率已经接近为0。2．信道估计下4×4MIMO性能比较（component=8，fd＝0）由上图

6、可知，理想信道与估计信道在AWGN_SNR值较低时相差比较大。要想在信道估计的基础上降低误码率，只有提高AWGN_SNR值。3．信道估计下4×4MIMO性能比较（AWGN_SNR=10）由上图可知，当AWGN_SNR=10，component=8时，信道估计下4×4MIMO性能随多普勒频率变化的变化不大。由上图可知，当AWGN_SNR=10，fd=0时，信道估计下4×4MIMO性能并不随component数目变化而有大的波动。六、总结1．天数数目愈多，MIMO性能愈好。2．MIMO使用MLD检测算法可以取得最好的传输性能，但天线数目不能太大，否则MLD将耗

7、用大量的计算时间，降低系统效率。3．要想取得更好的性能，可以增大AWGN的SNR值。附录（完整的程序代码）#include#include#include#include#include#define__DEBUG#defineSOURCE_FILE"e:\lena.jpg"#defineTARGET_FILE"e:\lena_copy.jpg"#defineBERRECORD_FILE"e:\ber_record.txt"#defineCHANNELCHANG

8、ENUM200#defineFILEBUFSIZE512*2*10