【MATLAB源码-第220期】基于matlab的Massive-MIMO误码率随着接收天线变化仿真采用ZF均衡和QPSK调制。
操作环境:
MATLAB 2022a
1、算法描述
1. 系统背景与目标
无线通信系统的发展极大地推动了现代通信技术的进步,从移动通信到无线局域网,甚至是物联网,均依赖于无线通信系统的高效和可靠性。在无线通信系统中,核心目标是实现数据的可靠传输,而误比特率(BER,Bit Error Rate)是衡量这种可靠性的关键指标之一。BER反映了在传输过程中接收到的错误比特的比例,是评估通信系统性能的重要标准。
随着技术的发展,多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)系统成为提高无线通信系统性能的一种重要方法。MIMO系统通过在发射端和接收端使用多个天线,能够在不增加频谱资源的情况下显著提高数据传输的效率和可靠性。具体来说,MIMO系统利用空间分集和多径传播,提供了更高的数据速率和更强的抗干扰能力。
本系统采用了QPSK(正交相移键控)调制和零强迫(ZF,Zero Forcing)检测方法,并通过模拟不同接收天线数量下的系统性能,研究其对误比特率(BER)的影响。通过系统性能的仿真与分析,能够更好地理解MIMO系统的特性以及优化系统设计,从而提高无线通信的可靠性和效率。
2. 信号调制
信号调制是将数字信息转换为适合无线传输的信号的过程。在无线通信系统中,调制技术的选择直接影响系统的性能和复杂度。在本系统中,我们选择使用QPSK(Quadrature Phase Shift Keying,正交相移键控)进行调制。QPSK是一种相位调制技术,通过将二进制数据映射到四个不同的相位点,使得每两个比特对应一个调制符号。
QPSK调制具有以下几个优点:
- 高效的频谱利用率:QPSK每个符号传输两个比特数据,因此在相同的频谱带宽下,能够传输更多的数据。
- 良好的抗噪声性能:相比于BPSK(Binary Phase Shift Keying,二进制相移键控),QPSK通过增加相位点数量提高了抗噪声性能。
- 实现相对简单:QPSK调制和解调相对简单,易于在硬件和软件中实现。
QPSK调制过程如下:
- 比特映射:将输入的二进制比特流按照每两个比特为一组进行映射,每组比特对应一个QPSK符号。例如,00映射为+45度相位,01映射为+135度相位,11映射为-135度相位,10映射为-45度相位。
- 信号生成:根据映射的相位角生成对应的调制信号,这个过程通常通过正交载波的加权和来实现。
- 发送信号:将生成的调制信号通过无线信道发送。
在接收端,通过逆向操作(即解调过程)将接收到的信号恢复为原始的二进制数据。由于QPSK能够在较高的数据速率下提供较好的抗噪性能,因此在实际的无线通信系统中得到了广泛应用。
3. 信道模型
无线信道是无线通信系统中不可忽视的重要组成部分,它决定了信号在传输过程中所经历的各种物理现象。无线信道通常受到多径效应、阴影衰落和路径损耗等影响。在本系统中,我们采用Rayleigh信道模型来模拟快衰落环境下的无线信号传输。
Rayleigh信道模型的特点如下:
- 多径效应:信号通过多条路径到达接收端,每条路径具有不同的延迟和增益。这是由于信号在传播过程中遇到各种障碍物(如建筑物、树木等)反射、散射和衍射的结果。
- 快衰落:由于多径传播的影响,信号的幅度和相位会快速变化,这种现象称为快衰落。在Rayleigh信道中,信道增益被建模为独立同分布的复高斯随机变量,这能够真实反映实际环境中的多径传播特性。
在Rayleigh信道中,假设没有直射路径(即没有视距传播),所有的传播路径都是反射、散射和衍射的结果。因此,接收信号可以看作是众多反射信号的叠加,每个反射信号的振幅服从Rayleigh分布,且相位均匀分布在0到2π之间。
4. 噪声模型
在实际的无线通信环境中,接收信号不可避免地受到噪声的干扰。为了模拟这种情况,本系统在接收信号中添加了高斯白噪声。高斯白噪声具有均匀的频谱密度,通常用于模拟环境噪声和电子设备噪声。
高斯白噪声的特点如下:
- 均匀的频谱密度:高斯白噪声在整个频谱范围内具有恒定的功率谱密度,这意味着在任何频率下噪声的功率都是相同的。
- 高斯分布:高斯白噪声的振幅服从正态分布,即在每个时间点上的噪声值都是一个独立的高斯随机变量。
- 白噪声:由于其频谱密度恒定,所有频率成分的噪声都具有相同的功率,因此称为“白”噪声,类似于白光包含所有可见光波长。
通过在接收信号中加入高斯白噪声,可以更真实地评估系统的性能。在模拟中,通常通过设置信噪比(SNR,Signal-to-Noise Ratio)来控制噪声的强度。信噪比定义为信号功率与噪声功率之比,用于量化信号的质量。在高信噪比条件下,信号相对噪声较强,系统性能较好;而在低信噪比条件下,噪声对信号的干扰较大,系统性能下降。
5. 检测方法
检测方法是从接收信号中恢复原始发送信号的关键步骤。在本系统中,我们采用了零强迫(ZF,Zero Forcing)检测方法。ZF检测通过计算信道矩阵的伪逆,力图消除信道对信号的干扰。
ZF检测的基本原理如下:
- 信道矩阵:在MIMO系统中,发射和接收天线之间的信道可以表示为一个矩阵H。假设有M个发射天线和N个接收天线,H是一个N×M的矩阵,表示每对发射-接收天线之间的信道增益。
- 伪逆计算:零强迫检测通过计算信道矩阵H的伪逆H⁺,得到一个用于检测的矩阵。伪逆的计算可以通过H的奇异值分解(SVD)来实现。
- 信号恢复:接收信号y通过H⁺进行处理,得到估计的发射信号x,即x = H⁺y。由于H⁺消除了信道对信号的影响,理想情况下可以完全恢复原始信号。
然而,ZF检测在低信噪比条件下性能可能不佳。这是因为H⁺的计算可能会放大噪声,导致恢复的信号中噪声成分增大。因此,研究ZF检测在不同接收天线数量下的表现具有重要的实际意义。
6. 误码率计算
误码率(BER)是衡量通信系统性能的关键指标。为了计算BER,系统首先对接收信号进行检测和解调,恢复原始的二进制数据。然后,将恢复的数据与实际发送的数据进行比较,计算错误比特的数量。
具体的误码率计算过程如下:
- 信号检测与解调:接收端使用零强迫检测方法处理接收信号,得到估计的发送信号。然后,通过QPSK解调,将估计的发送信号转换为二进制数据。
- 错误比特计算:将解调后的二进制数据与实际发送的二进制数据进行比较,统计错误的比特数量。
- 误码率计算:误码率定义为错误比特的数量除以总发送比特的数量,通过多次实验和平均计算,获得不同接收天线数量下的平均误码率。
7. 接收天线数对BER的影响
本系统的主要目标是研究接收天线数量对误码率的影响。随着接收天线数量的增加,系统可以获得更多的空间分集增益,即通过多个天线接收不同路径的信号,从而提高信号的检测和恢复能力。
接收天线数量对系统性能的影响主要体现在以下几个方面:
- 分集增益:更多的接收天线能够提供更好的空间分集效果,减少由于多径衰落引起的信号强度波动,提高系统的稳定性。
- 抗干扰能力:多天线系统可以更有效地抗击干扰信号,提高信号质量和系统可靠性。
- 误码率降低:通过增加接收天线数量,可以显著降低误码率,使得系统在更低的信噪比条件下仍能保持较好的性能。
通过对不同接收天线数量下的系统性能进行仿真和分析,可以得出接收天线数量对误码率的具体影响,从而为实际系统设计提供参考。这有助于优化无线通信系统的天线配置,提高数据传输的可靠性和效率。
2、仿真结果演示
3、关键代码展示
略
4、MATLAB 源码获取
V
点击下方名片
相关文章:

【MATLAB源码-第220期】基于matlab的Massive-MIMO误码率随着接收天线变化仿真采用ZF均衡和QPSK调制。
操作环境: MATLAB 2022a 1、算法描述 1. 系统背景与目标 无线通信系统的发展极大地推动了现代通信技术的进步,从移动通信到无线局域网,甚至是物联网,均依赖于无线通信系统的高效和可靠性。在无线通信系统中,核心目…...

【前端】政务服务大数据可视化监控平台(源码+html+css+js)
👉博__主👈:米码收割机 👉技__能👈:C/Python语言 👉公众号👈:测试开发自动化【获取源码商业合作】 👉荣__誉👈:阿里云博客专家博主、5…...

【网关】工业智能网关-02
一 公司简介 保定飞凌嵌入式技术有限公司始于2006年,是一家专注嵌入式核心控制系统研发、设计和生产的高新技术企业,是国内最早专业从事嵌入式技术的企业之一。 经过十几年的发展与积累,公司拥有业内一流的软硬件研发团队,在北京…...
【C语言】动态内存管理技术文档
【C语言】动态内存管理技术文档 目录 【C语言】动态内存管理技术文档 一、内存管理基础...
低空经济的意义所在
发展低空经济对于推动经济发展、促进产业升级、降低运输成本、构建综合交通系统等方面都具有重要意义。低空经济对推动经济发展提供新动能。低空经济作为新兴产业,具有巨大的发展潜力,能够带动投资、促进消费,为经济增长注入新动力。除此之外…...

DNF手游攻略:0氪攻略,转职技巧与避坑指南!
在DNF手游的冒险旅程中,角色的转职是一次重要的成长经历。通过转职,玩家可以获得全新的技能和属性,提升自己在地下城中的战斗力。本文将为您介绍转职后的关键技巧和日常任务,帮助您更好地适应新的职业身份,成为地下城中…...
周报 | 24.5.27-24.6.2文章汇总
为了更好地整理文章和发表接下来的文章,以后每周都汇总一份周报。 周报 | 24.5.20-24.5.26文章汇总-CSDN博客 集智书童 | YOLOv10开源|清华用端到端YOLOv10在速度精度上都生吃YOLOv8和YOLOv9_yolov8 yolov10-CSDN博客 机器之心 | 清华接手,…...

【C++初阶学习】第十二弹——stack和queue的介绍和使用
C语言栈:数据结构——栈(C语言版)-CSDN博客 C语言队列:数据结构——队列(C语言版)-CSDN博客 前言: 在之前学习C语言的时候,我们已经学习过栈与队列,并学习过如何使用C语言来实现栈与队列&…...
nginx反向代理了解
文章目录 Nginx反向代理反向代理系统调优Proxy Buffer相关指令 Nginx 具有高性能的http和反向代理的web服务器,同时也是一个pop3/smtp/imap代理服务器,使用c语言编写 **Web服务器:**也叫网页服务器,web server,主要功…...

插入排序和希尔排序
目录 1.直接插入排序2.希尔排序 1.直接插入排序 基本思想: 把待排序的数据按其大小逐个插入到一个已经排好序的有序序列中,直到所有的数据插入完成为止。 当插入第i个元素时,前面的a[0],a[1],...,a[i-1]个数据已经排好序了,此时用…...

Java web应用性能分析之【java进程问题分析定位】
Java web应用性能分析之【java进程问题分析概叙】-CSDN博客 Java web应用性能分析之【java进程问题分析工具】-CSDN博客 Java web应用性能分析之【jvisualvm远程连接云服务器】-CSDN博客 由于篇幅限制、前面三篇讲了准备工作和分析小结,这里将详细操作java进程问题…...
c#控件笔记
c# PictureBox在工具箱的哪个位置 在 Visual Studio 的工具箱中,PictureBox 控件位于 “Common Controls” 部分。要找到 PictureBox,请按照以下步骤操作: 打开 Visual Studio 并加载您的项目。确保已经打开了设计器视图(即您的…...

STM32-15-DMA
STM32-01-认识单片机 STM32-02-基础知识 STM32-03-HAL库 STM32-04-时钟树 STM32-05-SYSTEM文件夹 STM32-06-GPIO STM32-07-外部中断 STM32-08-串口 STM32-09-IWDG和WWDG STM32-10-定时器 STM32-11-电容触摸按键 STM32-12-OLED模块 STM32-13-MPU STM32-14-FSMC_LCD 文章目录 STM…...

Go语言 几种常见的IO模型用法 和 netpoll与原生GoNet对比
【go基础】16.I/O模型与网络轮询器netpoller_go中的多路io复用模型-CSDN博客 字节开源的netPoll多路复用器源码解析-CSDN博客 一、几种常见的IO模型 1. 阻塞I/O (1) 解释: 用户调用如accept、read等系统调用,向内核发起I/O请求后,应用程序…...

大米cms安装支付逻辑漏洞
1.安装 下载来源:https://www.cnblogs.com/xfbk/p/17910054.html 链接:https://pan.baidu.com/s/1b-Z6RaFBZ6CsSIErY46Pyg?pwdq8qq 提取码:q8qq 注意一下配置就可以了:php5.5apachemysql5.0,主要就是数据库版本要注…...

使用 zxing 生成二维码以及条形码
需求背景 前期在做项目的时候,有一个需求是说要生成一张条形码,并且呢将条形码插入到 excel 中去,但是之前一直没有搞过找个条形码或者是二维码,最后是做出来了,这里呢就先看看怎么生成,后面再抽时间来写写…...
发布 jar 包到 maven 中央仓库
目前开发基本都是以maven或者gradle的方式,直接引入依赖包即可,那么该咋那么发布我们自己的jar包到maven仓库,让别人使用呢?本文适用于2024.3之后的步骤 文章目录 账号准备第一步,注册账号第二步,新建命名空间第三步,验证命名空间第四步,创建 push 的账号和密码点击右…...

AI智能体研发之路-模型篇(四):一文入门pytorch开发
博客导读: 《AI—工程篇》 AI智能体研发之路-工程篇(一):Docker助力AI智能体开发提效 AI智能体研发之路-工程篇(二):Dify智能体开发平台一键部署 AI智能体研发之路-工程篇(三&am…...
英语口语中though的用法(even though、as though)
文章目录 英语口语中 "though" 的用法详解1. "Though" 作为转折连词的用法1.1 基本用法示例句子: 1.2 位置灵活性示例句子: 2. "Though" 作为副词的用法2.1 表示对比或转折示例句子: 2.2 强调前述观点示例句子…...

菜刀冰蝎哥斯拉流量通讯特征绕过检测反制感知
1.加密流程 工具名称requestsresponseAntSwordbase64等方式明文冰蝎2.0开启Openssl扩展-动态密钥aes加密aes加密base64未开启Openssl扩展-异或异或base64冰蝎3.0开启Openssl扩展-静态密钥aes加密aes加密base64未开启Openssl扩展-异或异或base64哥斯拉php的为base64异或base64异…...
SkyWalking 10.2.0 SWCK 配置过程
SkyWalking 10.2.0 & SWCK 配置过程 skywalking oap-server & ui 使用Docker安装在K8S集群以外,K8S集群中的微服务使用initContainer按命名空间将skywalking-java-agent注入到业务容器中。 SWCK有整套的解决方案,全安装在K8S群集中。 具体可参…...

CTF show Web 红包题第六弹
提示 1.不是SQL注入 2.需要找关键源码 思路 进入页面发现是一个登录框,很难让人不联想到SQL注入,但提示都说了不是SQL注入,所以就不往这方面想了 先查看一下网页源码,发现一段JavaScript代码,有一个关键类ctfs…...
DockerHub与私有镜像仓库在容器化中的应用与管理
哈喽,大家好,我是左手python! Docker Hub的应用与管理 Docker Hub的基本概念与使用方法 Docker Hub是Docker官方提供的一个公共镜像仓库,用户可以在其中找到各种操作系统、软件和应用的镜像。开发者可以通过Docker Hub轻松获取所…...

376. Wiggle Subsequence
376. Wiggle Subsequence 代码 class Solution { public:int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) {int n nums.size();int res 1;int prediff 0;int curdiff 0;for(int i 0;i < n-1;i){curdiff nums[i1] - nums[i];if( (prediff > 0 && curdif…...

微服务商城-商品微服务
数据表 CREATE TABLE product (id bigint(20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 商品id,cateid smallint(6) UNSIGNED NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 类别Id,name varchar(100) NOT NULL DEFAULT COMMENT 商品名称,subtitle varchar(200) NOT NULL DEFAULT COMMENT 商…...

Ascend NPU上适配Step-Audio模型
1 概述 1.1 简述 Step-Audio 是业界首个集语音理解与生成控制一体化的产品级开源实时语音对话系统,支持多语言对话(如 中文,英文,日语),语音情感(如 开心,悲伤)&#x…...

分布式增量爬虫实现方案
之前我们在讨论的是分布式爬虫如何实现增量爬取。增量爬虫的目标是只爬取新产生或发生变化的页面,避免重复抓取,以节省资源和时间。 在分布式环境下,增量爬虫的实现需要考虑多个爬虫节点之间的协调和去重。 另一种思路:将增量判…...
在QWebEngineView上实现鼠标、触摸等事件捕获的解决方案
这个问题我看其他博主也写了,要么要会员、要么写的乱七八糟。这里我整理一下,把问题说清楚并且给出代码,拿去用就行,照着葫芦画瓢。 问题 在继承QWebEngineView后,重写mousePressEvent或event函数无法捕获鼠标按下事…...
A2A JS SDK 完整教程:快速入门指南
目录 什么是 A2A JS SDK?A2A JS 安装与设置A2A JS 核心概念创建你的第一个 A2A JS 代理A2A JS 服务端开发A2A JS 客户端使用A2A JS 高级特性A2A JS 最佳实践A2A JS 故障排除 什么是 A2A JS SDK? A2A JS SDK 是一个专为 JavaScript/TypeScript 开发者设计的强大库ÿ…...

AI+无人机如何守护濒危物种?YOLOv8实现95%精准识别
【导读】 野生动物监测在理解和保护生态系统中发挥着至关重要的作用。然而,传统的野生动物观察方法往往耗时耗力、成本高昂且范围有限。无人机的出现为野生动物监测提供了有前景的替代方案,能够实现大范围覆盖并远程采集数据。尽管具备这些优势…...