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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.1功率注水算法 注水算法是根據(jù)某種準(zhǔn)則,并根據(jù)信道狀況對(duì)發(fā)送功率進(jìn)行自適應(yīng)分配,通常是信道狀況好的時(shí)刻,多分配功率,信道差的時(shí)候,少分配功率,從而最大化傳輸速率。實(shí)現(xiàn)功率的“注水”分配,發(fā)送端必須知道CSI。當(dāng)接收端完全知道信道而發(fā)送端不知道信號(hào)時(shí),發(fā)送天線陣列中的功率平均分配是合理的。當(dāng)發(fā)送端知道信道,可以增加信道容量。 考慮一個(gè)維的零均值循環(huán)對(duì)稱復(fù)高斯信號(hào)向量,r為發(fā)送信道的秩。向量在傳送之前被乘以矩陣()。在接收端,接受到的信號(hào)向量y被乘以。這個(gè)系統(tǒng)的有效輸入輸出關(guān)系式由下式給出:其中是維的變換的接受信號(hào)向量,是協(xié)方差矩陣為的零均值循環(huán)對(duì)稱復(fù)高斯變換噪聲向量

2、。向量必須滿足已限制總的發(fā)送能量。可以看出,i=1,2,rMIMO信道的容量是單個(gè)平行SISO信道容量之和,由下式給出其中(i=1,2,r)反映了第i個(gè)子信道的發(fā)送能量,且滿足。可以在子信道中分配可變的能量來最大化互信息?,F(xiàn)在互信息最大化問題就變成了:最大化目標(biāo)在變量中是凹的,用拉格朗日法最大化。最佳能量分配政策注水算法:Step1:迭代計(jì)數(shù)p=1,計(jì)算Step2:用計(jì)算,i=1,2,r-p+1Step3:若分配到最小增益的信道能量為負(fù)值,即設(shè),p=p+1,轉(zhuǎn)至Step1.若任意非負(fù),即得到最佳注水功率分配策略。1.2 發(fā)送端知道信道時(shí)的信道容量% in this programe a hig

3、hly scattered enviroment is considered. The% Capacity of a MIMO channel with nt transmit antenna and nr recieve% antenna is analyzed. The power in parallel channel (after% decomposition) is distributed as water-filling algorithmclear allclose allclcnt_V = 1 2 3 2 4;nr_V = 1 2 2 3 4;N0 = 1e-4;B = 1;I

4、teration = 1e2; % must be grater than 1e2SNR_V_db = -10:3:20;SNR_V = 10.(SNR_V_db/10);color = 'b''r''g''k''m'notation = '-o''->''<-''-''-s'for(k = 1 : 5) nt = nt_V(k); nr = nr_V(k); for(i = 1 : length(SNR_V) Pt = N

5、0 * SNR_V(i); for(j = 1 : Iteration) H = random('rayleigh',1,nr,nt); S V D = svd(H); landas(:,j) = diag(V); Capacity(i,j) PowerAllo = WaterFilling_alg(Pt,landas(:,j),B,N0); end end f1 = figure(1); hold on plot(SNR_V_db,mean(Capacity'),notation(k,:),'color',color(k,:) clear landas

6、endf1 = figure(1)legend_str = ;for( i = 1 : length(nt_V) legend_str = legend_str ;. 'nt = ',num2str(nt_V(i),' , nr = ',num2str(nr_V(i);endlegend(legend_str)grid onset(f1,'color',1 1 1)xlabel('SNR in dB')ylabel('Capacity bits/s/Hz')注水算法子函數(shù)function Capacity Powe

7、rAllo = WaterFilling_alg(PtotA,ChA,B,N0);% WaterFilling in Optimising the Capacity%=% Initialization%=ChA = ChA + eps;NA = length(ChA); % the number of subchannels allocated toH = ChA.2/(B*N0); % the parameter relate to SNR in subchannels% assign the power to subchannelPowerAllo = (PtotA + sum(1./H)

8、/NA - 1./H;while(length(find(PowerAllo < 0 )>0) IndexN = find(PowerAllo <= 0 ); IndexP = find(PowerAllo > 0); MP = length(IndexP); PowerAllo(IndexN) = 0; ChAT = ChA(IndexP); HT = ChAT.2/(B*N0); PowerAlloT = (PtotA + sum(1./HT)/MP - 1./HT; PowerAllo(IndexP) = PowerAlloT;endPowerAllo = Pow

9、erAllo.' Capacity = sum(log2(1+ PowerAllo.' .* H);注意:是的奇異值,所以對(duì)H奇異值分解后要平方ChA.21.3 發(fā)送端不知道信道時(shí)的信道容量功率均等發(fā)送,信道容量的表達(dá)式為clear allclcnt_V = 1 2 3 2 4;nr_V = 1 2 2 3 4;N0 = 1e-4;B = 1;Iteration = 1e2; % must be grater than 1e2SNR_V_db = -10:3:20;SNR_V = 10.(SNR_V_db/10);color = 'b''r'&#

10、39;g''k''m'notation = ':o'':>''<:'':'':s'for(k = 1 : length(nt_V) nt = nt_V(k); nr = nr_V(k); for(i = 1 : length(SNR_V) Pt = N0 * SNR_V(i); for(j = 1 : Iteration) H = random('rayleigh',1,nr,nt);Capacity(i,j)=log2(det(eye(nr)+P

11、t/(nt*B*N0)* H*H');endendf2= figure(2); hold on plot(SNR_V_db,mean(Capacity'),notation(k,:),'color',color(k,:) clear landasendf2= figure(2)legend_str = ;for( i = 1 : length(nt_V) legend_str = legend_str ;. 'nt = ',num2str(nt_V(i),' , nr = ',num2str(nr_V(i);endlegend(l

12、egend_str)grid onset(f2,'color',1 1 1)xlabel('SNR in dB')ylabel('Capacity bits/s/Hz')1.4 已知信道和未知信道容量比較clear allclose allclcnt_V = 1 2 3 2 4;nr_V = 1 2 2 3 4;N0 = 1e-4;B = 1;Iteration = 1e2; % must be greater than 1e2SNR_V_db = -10:3:20;SNR_V = 10.(SNR_V_db/10);color = 'b&

13、#39;'r''g''k''m'notation = '-o''->''<-''-''-s'notation_uninf= ':o'':>''<:'':'':s'for(k = 1 : length(nt_V) nt = nt_V(k); nr = nr_V(k); for(i = 1 : length(SNR_V) Pt = N0 * SNR_V(

14、i); for(j = 1 : Iteration) H = random('rayleigh',1,nr,nt); S V D = svd(H); landas(:,j) = diag(V); Capacity_uninf(i,j)=log2(det(eye(nr)+Pt/(nt*B*N0)* H*H'); Capacity(i,j) PowerAllo = WaterFilling_alg(Pt,landas(:,j),B,N0); end end f1 = figure(1); hold onplot(SNR_V_db,mean(Capacity'),no

15、tation(k,:),'color',color(k,:)hold onplot(SNR_V_db,mean(Capacity_uninf'),notation_uninf (k,:),'color',color(k,:)clear landasendgrid onset(f1,'color',1 1 1)xlabel('SNR in dB')ylabel('Capacity bits/s/Hz')f1 = figure(1)legend_str = ;for( i = 1 : length(nt_V) legend_str = legend_str ;. 'nt = ',num2str(nt_V(i),' , nr = ',num2str(nr_V(i);endlegend(legend_st

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