【天线】基于matlab模拟带n发射天线和NR接收天线多声道容量分析

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🔥 内容介绍

本文将基于MATLAB软件，对具有N个发射天线和NR个接收天线的多天线系统进行仿真，并对系统的信道容量进行分析。首先，我们将介绍多天线系统的基本原理和信道模型，然后通过MATLAB实现不同天线配置下的信道容量计算。最后，将通过仿真结果对多天线系统在不同天线数量、信噪比等条件下的容量表现进行分析，并讨论其应用前景。

1. 引言

随着移动通信技术的高速发展，对无线通信系统的数据传输速率和频谱效率提出了更高的要求。多天线技术作为一种有效的解决方案，近年来得到了广泛的应用。与单天线系统相比，多天线系统可以利用空间维度上的自由度，提高系统容量，降低误码率，从而有效提升无线通信系统的性能。

本文将基于MATLAB仿真平台，对具有N个发射天线和NR个接收天线的多天线系统进行容量分析，并探讨不同天线配置对系统容量的影响。

2. 多天线系统模型

2.1 系统模型

本文研究的系统模型如图1所示，该系统包含N个发射天线和NR个接收天线。发射端将信号通过N个天线发送至接收端，接收端通过NR个天线接收信号并进行解调。​

2.2 信道模型

我们假设信道为瑞利衰落信道，即信道系数为复高斯随机变量。信道矩阵H为一个NR x N的矩阵，其元素表示不同天线之间的信道增益。

2.3 接收信号模型

3. 信道容量计算

多天线系统的信道容量由香农公式给出：

4.2 仿真代码
ylabel('NR');
zlabel('Capacity');

subplot(2, 2, 2);
mesh(N, NR, mean_capacity(:,:,2));
title('SNR = 5 dB');
xlabel('N');
ylabel('NR');
zlabel('Capacity');

subplot(2, 2, 3);
mesh(N, NR, mean_capacity(:,:,3));
title('SNR = 10 dB');
xlabel('N');
ylabel('NR');
zlabel('Capacity');

subplot(2, 2, 4);
mesh(N, NR, mean_capacity(:,:,4));
title('SNR = 15 dB');
xlabel('N');
ylabel('NR');
zlabel('Capacity');

4.3 仿真结果分析

仿真结果表明：

• 当发射天线数量增加时，信道容量呈上升趋势，尤其是在接收天线数量较少的情况下，增加发射天线数量可以显著提高信道容量。

• 当接收天线数量增加时，信道容量也呈上升趋势，但其增长幅度不及发射天线数量增加时的幅度。

• 当信噪比增加时，信道容量也显著提高。

5. 结论

本文基于MATLAB对多天线系统进行了仿真，并对不同天线配置下的信道容量进行了分析。结果表明，多天线系统可以有效提高信道容量，其容量提升幅度与发射天线数量、接收天线数量以及信噪比密切相关。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 林毅松.MIMO系统中基于信道容量的收发联合天线选择算法的研究[D].华侨大学[2024-09-10].DOI:CNKI:CDMD:2.1015.974220.

[2] 卓秀钦.5GNR大规模天线技术浅析[J].长春工程学院学报（自然科学版）, 2021(004):022.

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