北京邮电大学
基于Matlab的MIMO通信系统仿真
           
            专业：信息工程
            班级：2011211126
            姓名：
            学号：


一、概述
1、背景
MIMO 表示多输入多输出。在第四代移动通信技术标准中被广泛采用，例如IEEE 802.16e (Wimax)，长期演进(LTE)。在新一代modulate无线局域网(WLAN)标准中，通常用于 IEEE 802.11n，
但也可以用于其他 802.11 技术。MIMO 有时被称作空间分集，因为它使用多空间通道传送和接收数据。只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持 MIMO 时才能部署 MIMO。
MIMO 技术可以显著克服信道的衰落，降低误码率。该技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。
通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，……，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。
2、课程设计的研究目的
设计一个基于Matlab的MIMO通信系统仿真。
3、MIMO系统
  【1】 MIMO的三种主要技术
  当前，MIMO技术主要通过3种方式来提升无线传输速率及品质：
（1）空间复用（Spatial Multiplexing）:
  系统将数据分割成多份，分别在发射端的多根天线上发射出去，接收端接收到多个数据的混合信号后，利用不同空间信道间独立的衰落特性，区分出这些并行的数据流。从而达到在相同的频率资源内获取更高数据速率的目的。
（2）传输分集技术，以空时编码（Space Time Coding）为代表：
  在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率。空时编码通过在发射端增加信号的冗余度，使信号在接收端获得分集增益。
（3）波束成型（Beam Forming）：
  系统通过多根天线产生一个具有指向性的波束，将信号能量集中在欲传输的方向，从而提升信号质量，并减少对其他用户的干扰。
  【2】 MIMO系统的概述
多输入多输出（Multi-input Multi-output；MIMO）是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。该技术最早是由马可尼于1908年提出的，他利用多天线来抑制信道衰落（fading）。根据收发两端天线数量，相对于普通的单输入单输出系统（Single-Input Single-Output，SISO），MIMO此类多天线技术尚包含早期所谓的“智能型天线”，亦即单输入多输出系统（ Single-Input Multi-Output，SIMO）和多输入单输出系统（Multiple-Input Single-Output，MISO）。
由于MIMO可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损（transmit power expenditure）的情况下大幅地增加系统的数据吞吐量（throughput）及发送距离，使得此技术于近几年受到许多瞩目。MIMO的核心概念为利用多根发射天线与多根接收天线所提供之空间自由度来有效提升无线通信系统之频谱效率，以提升传输速率并改善通信质量。
  【3】 MIMO系统的信道模型
    采用多发送多接收的天线系统, 副发送天线, 副接收天线的MIMO的系统信道模型如图1.3所示。用表示第i根发送天线到第j根接收天线之间的信道衰落系数, 表示i副发送天线发送的信号, 为第j 副接收天线接收到的信号,考虑平坦的衰落信道则它们之间关系写成矩阵的形式为：,
其中定义表示n 发射天线在发射的信号向量； 表示n 接收天线在时间t接收的信号向量；
表示t时刻的加性高斯白噪声向量；
，H为信道衰落系数矩阵。其中的幅度服从Rayleigh分布。

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