comm.MIMOChannel
通过MIMO多路径衰落信道滤波器输入信号
描述
的comm.MIMOChannel系统对象™过滤器一个输入信号通过一个多输入多输出(MIMO)多径衰落信道。这个对象模型瑞利和Rician衰落和雇佣的克罗内克模型建模之间的空间相关性链接。处理细节,请参阅算法部分。
过滤输入信号通过一个MIMO多路径衰落信道:
创建
comm.MIMOChannel对象并设置其属性。调用对象的参数,就好像它是一个函数。
了解更多关于系统对象是如何工作的,看到的系统对象是什么?
创建
描述
mimochannel= comm.MIMOChannel
mimochannel= comm.MIMOChannel (的名字,价值)“SampleRate”, 2设置输入信号采样率为2。
属性
使用
语法
描述
y= mimochannel (x)x通过MIMO衰落信道,并返回结果y。
要启用这种语法,设置ChannelFiltering财产真正的。
y= mimochannel (x,seltx)seltx。
使这个语法设置AntennaSelection财产“Tx”。
例如,这个代码显示了如何选择第一和第三传输天线索引作为活跃。
mimochannel = comm.MIMOChannel (“AntennaSelection”、“Tx”);seltx = (1 0 1);…y = mimochannel (x, seltx);
y= mimochannel (x,selrx)selrx。
使这个语法设置AntennaSelection财产“处方”。
例如,这个代码显示了如何选择第二个接收天线索引作为活跃。
mimochannel = comm.MIMOChannel (“AntennaSelection”、“处方”);selrx = [0 1];…y = mimochannel (x, selrx);
y= mimochannel (x,seltx,selrx)seltx和selrx。
使这个语法设置AntennaSelection财产“Tx和Rx”。
例如,这个代码显示了如何选择第一和第二传输天线,第二个接收天线为活动。
mimochannel = comm.MIMOChannel (…“AntennaSelection”、“Tx和Rx);seltx = [1];selrx = [0 1];…y = mimochannel (x, selrx);
y= mimochannel (___,inittime)
要启用这种语法,也设置FadingTechnique财产正弦信号的总和和InitialTimeSource财产输入端口的。
pathgains= mimochannel ()
要启用这种语法,设置ChannelFiltering财产假。
pathgains= mimochannel (seltx)seltx。
启用这个语法ChannelFiltering财产假和AntennaSelection财产“Tx”。
pathgains= mimochannel (selrx)selrx。
使这个语法设置ChannelFiltering财产假和AntennaSelection财产“处方”。
pathgains= mimochannel (seltx,selrx)seltx和selrx。
使这个语法设置ChannelFiltering财产假和AntennaSelection财产“Tx和Rx”。
pathgains= mimochannel (___,inittime)
要启用这种语法,也设置FadingTechnique财产正弦信号的总和和InitialTimeSource财产输入端口的。
输入参数
输出参数
对象的功能
使用一个目标函数,指定系统对象作为第一个输入参数。例如,释放系统资源的系统对象命名obj使用这个语法:
发行版(obj)
例子
通过4×2的矩阵MIMO信道传递正交相移编码数据
创建一个4×2的矩阵MIMO信道利用MIMO信道系统对象。调制和空间编码数据,然后把数据通过通道。
生成QPSK-modulated数据。
data =兰迪([0 3],1000 1);modData = pskmod(数据、4π/ 4);
创建一个正交空时分组编码系统对象编码调制数据分为四个空间分离流。然后,编码数据。
ostbc = comm.OSTBCEncoder (…“NumTransmitAntennas”4…“SymbolRate”1/2);txSig = ostbc (modData);
创建一个MIMO信道系统对象,使用名称-值对设置属性。通道由两条路径,每一个都有最大的多普勒频移5赫兹。设置SpatialCorrelationSpecification财产“没有”,它要求您指定数量的传输和接收天线。指定四发射天线和两个接收天线。
mimochannel = comm.MIMOChannel (…“SampleRate”,1000,…“PathDelays”[0 2 e - 3),…“AveragePathGains”,[0 5),…“MaximumDopplerShift”5,…“SpatialCorrelationSpecification”,“没有”,…“NumTransmitAntennas”4…“NumReceiveAntennas”2);
通过通过MIMO信道调制和编码信号。
rxSig = mimochannel (txSig);
创建一个向量,t,用于绘图的权力收到信号。
ts = 1 / mimochannel.SampleRate;t = (0: ts(大小(txSig, 1) 1) * ts) ';
计算和情节的力量信号天线接收到1。
pwrdB = 20 * log10 (abs (rxSig (: 1)));情节(t, pwrdB)标题(的信道响应功率(瓦分贝))包含(“时间(s)”)ylabel (的功率(瓦分贝))
检查2×2的瑞利衰落信道的空间相关特征
生成路径增益为2×2瑞利衰落信道和检查的空间相关性特征通道实现。使用释放对象设置函数来释放对象AntennaSelection财产“Tx和Rx”然后确认没有接收天线对。
创建一个2×2的MIMO信道系统对象有两个离散路径和通道过滤禁用。每条路径都有不同的传输和接收相关矩阵,指定的TransmitCorrelationMatrix和ReceiveCorrelationMatrix属性。
mimoChan = comm.MIMOChannel (…“SampleRate”,1000,…“PathDelays”(0 1 e - 3),…“AveragePathGains”[3 - 5],…“NormalizePathGains”假的,…“MaximumDopplerShift”5,…“TransmitCorrelationMatrix”猫(3眼(2)[1 0.1;0.1 - 1]),…“ReceiveCorrelationMatrix”猫([1 0.2;0.2 - 1],眼(2)),…“RandomStream”,“与种子mt19937ar”,…“种子”33岁的…“ChannelFiltering”、假);
生成信道响应路径获得使用MIMO信道对象。
pathGains = mimoChan ();
第一个离散路径传输空间相关性的第一个接收天线被指定为一个单位矩阵TransmitCorrelationMatrix财产。确认通道输出pathGains展览通过使用相同的统计特征corrcoef函数显示传输第一离散路径和空间相关性的第一个接收天线。
corrcoef(挤压(pathGains (: 1:, 1)))
ans =2×2复杂1.0000 + 0.0000我-0.3391 + 0.4285 -0.3391 - 0.4285 1.0000 + 0.0000
第二个离散路径传输空间相关性的第二个接收天线被指定为[1 0.1;0.1 - 1)在TransmitCorrelationMatrix财产。确认通道输出pathGains展览通过使用相同的统计特征corrcoef函数显示传输空间相关性第二离散路径和第二个接收天线。
corrcoef(挤压(pathGains (: 2:, 2)))
ans =2×2复杂0.0000我-0.8989 - 0.2663 -0.8989 1.0000 + 1.0000 + 0.0000 + 0.2663我
接收第一离散路径空间相关性在第二个传输天线被指定为[1 0.2;0.2 - 1)在ReceiveCorrelationMatrix财产。确认通道输出pathGains展览通过使用相同的统计特征corrcoef函数来显示接收第一离散空间相关性的路径和第二传输天线。
corrcoef(挤压(pathGains (:, 1, 2,:)))
ans =2×2复杂1.0000 + 0.0000我0.9170 + 0.3141 0.9170 - 0.3141 1.0000 + 0.0000
第二个离散路径接收空间相关性的第一传输天线被指定为一个单位矩阵ReceiveCorrelationMatrix财产。确认通道输出pathGains展览通过使用相同的统计特征corrcoef函数来显示接收第二离散路径和空间相关性第一传输天线。
corrcoef(挤压(pathGains (: 2 1:)))
ans =2×2复杂0.0000我0.9227 - 0.3435 0.9227 1.0000 + 1.0000 + 0.0000 + 0.3435我
显示脉冲和频率响应的频率选择频道
创建一个频率选择MIMO信道,然后显示它的冲动和频率响应。
设置采样率为10 MHz。指定路径使用扩展的车辆延误和收益(EVA)通道参数。设置最大的多普勒频移到70赫兹。
fs = 10 e6;%赫兹pathDelays = [0 150 310 370 710 1090 1730 2510) * 1 e-9;%秒avgPathGains = [0 -1.5 -1.4 -3.6 -0.6 -9.1 -12 -16.9);% dBfD = 70;%赫兹
创建一个2×2的MIMO信道系统对象,指定前面定义的参数和设置通道可视化绘制脉冲和频率响应。默认情况下,情节显示相对应的天线对第一个发送和接收天线。
mimoChan = comm.MIMOChannel (“SampleRate”fs,…“PathDelays”pathDelays,…“AveragePathGains”avgPathGains,…“MaximumDopplerShift”fD,…“可视化”,冲动和频率响应);
生成随机二进制数据,然后通过天线通道。脉冲响应的情节使您能够很容易地分辨出单个路径和相应的滤波器系数。频率响应图显示了EVA频道的频率选择特性。
x =兰迪([0,1],1000,2);y = mimoChan (x);
查看对应的天线对第二传输和第一接收天线,释放MIMO信道系统对象,然后设置它AntennaPairsToDisplay财产(2 - 1)。因为AntennaPairsToDisplay属性nontunable,改变它的值,你必须释放系统对象。
(mimoChan) mimoChan发布。AntennaPairsToDisplay=(21];y = mimoChan (x);
显示2×2 MIMO信道的多普勒
创建和可视化的MIMO信道的多普勒谱有两个路径。
构造一个多普勒结构单元阵列用于创建通道。设置第一个路径的多普勒频谱钟形和第二路径将持平。
dp{1} =多普勒(“钟”);dp{2} =多普勒(“平”);
创建一个2×2的MIMO信道系统对象,指定两条路径和最大100 Hz的多普勒频移,禁用通道过滤,使可视化的多普勒谱第一多普勒的道路。
mimoChan = comm.MIMOChannel (“SampleRate”,1000,…“PathDelays”,0.002 [0],…“AveragePathGains”[0 3],…“MaximumDopplerShift”,100,…“DopplerSpectrum”dp,…“ChannelFiltering”假的,…“NumSamples”,10000,…“可视化”,的多普勒频谱,…“PathsForDopplerDisplay”1);
使用MIMO信道产生了多普勒频谱的第一路径。因为多普勒频谱图没有更新,直到其缓冲区满,多次调用MIMO信道对象来帮助提高估计的准确性。观察到光谱有钟形,其最小和最大频率设定的范围内MaximumDopplerShift财产。
为mimoChan k = 1分25秒();结束
释放MIMO信道对象,并设置它PathsForDopplerDisplay属性显示第二个路径。因为PathsForDopplerDisplay属性nontunable,改变它的值,你必须释放系统对象。多次调用该对象来显示第二个路径的多普勒频谱。结果表明,频谱是平的。
(mimoChan) mimoChan发布。PathsForDopplerDisplay = 2;为y = mimoChan k = 1分25秒();结束
使用Sum-of-Sinusoids技术的MIMO信道模型
显示通道状态是维持不连续传输利用MIMO信道系统配置为使用对象sum-of-sinusoids衰落技术。观察不连续通道响应部分覆盖在一个连续的通道响应。
设置通道属性。
fs = 1000;%采样率(赫兹)pathDelays = [0 2.5 e - 3];%路径延迟(s)pathPower = [0 6];%路径功率(dB)fD = 5;%最大的多普勒频移(赫兹)ns = 1000;%的样本数量nsdel = 100;%延迟路径的样本数量
定义一个连续时间跨度和三个不连续的时间片段的情节和视图信道响应。查看1000 -样本连续信道响应开始时间0和3 100 -样品通道响应从乘以0.1,0.4,和0.7秒。
0 = 0.0;奖金= 0.1;拽着= 0.4;版本= 0.7;t0 = (0: ns-1) / fs;% 0传播t1 =奖金+ (0:nsdel-1) / fs;%传输1t2 =拽着+ (0:nsdel-1) / fs;%传输2t3 =版本+ (0:nsdel-1) / fs;%传输3
创建一个平落2×2 MIMO信道系统对象,禁用通道过滤和指定一个1000 Hz的采样率,sum-of-sinusoids衰落技术,查看样品的数量。指定一个种子值,这样可以重复结果。使用默认的InitialTime属性设置,这样衰落信道模拟的0。
mimoChan1 = comm.MIMOChannel (“SampleRate”fs,…“MaximumDopplerShift”fD,…“RandomStream”,“与种子mt19937ar”,…“种子”,17岁,…“FadingTechnique”,正弦信号的总和,…“ChannelFiltering”假的,…“NumSamples”、ns);
创建一个克隆的MIMO信道系统对象。改变样品的延迟路径的数量和初始时间的源代码,这样您可以指定衰落信道补偿时间当调用系统对象作为输入参数。
mimoChan2 =克隆(mimoChan1);mimoChan2。InitialTimeSource =输入端口的;mimoChan2。NumSamples = nsdel;
保存路径增益输出连续信道响应通过使用mimoChan1对象和不连续延迟通道使用的反应mimoChan2对象的初始时间偏移量作为输入参数提供。
pg0 = mimoChan1 ();pg1 = mimoChan2(奖金);pg2 = mimoChan2(拽着);pg3 = mimoChan2(版本);
比较样本的数量处理的两个渠道使用信息方法。结果表明,mimoChan11000样品和处理mimoChan2只有300个样本进行处理。
G = info (mimoChan1);H = info (mimoChan2);(G。NumSamplesProcessed H.NumSamplesProcessed]
ans =1×21000 300
收益的路径转换成分贝的路径对应于第一传输和接收天线。
pathGain0 = 20 * log10 (abs (pg0 (:, 1, 1, 1)));pathGain1 = 20 * log10 (abs (pg1 (:, 1, 1, 1)));pathGain2 = 20 * log10 (abs (pg2 (:, 1, 1, 1)));pathGain3 = 20 * log10 (abs (pg3 (:, 1, 1, 1)));
画出路径获得连续和不连续的情况。结果表明,三个部分的收益匹配连续情况下的增益。两者的一致性表明,sum-of-sinusoids技术是适合通过数据的仿真,因为渠道维护,即使数据没有传输特征。
情节(t0、pathGain0“r——”)举行在情节(t1, pathGain1,“b”)情节(t2, pathGain2“b”)情节(t3、pathGain3“b”网格)标题(“连续和不连续通道响应”)包含(的时间(秒))ylabel (“路径增益(dB)”)传说(“连续”,“不连续”,“位置”,“西北”)
计算执行时间使用Sum-of-Sinusoids技术优势
演示使用sum-of-sinusoids衰落的优势技术模拟通道破裂时的数据。
设置仿真参数的采样率是100千赫,总的仿真时间是100秒,破裂的工作周期的数据是25%。
fs = 1 e5;%赫兹尖= 100;%秒dutyCycle = 0.25;
创建一个平落2×2 MIMO信道系统对象,指定采样率和使用默认过滤高斯噪声的技术。
fgn = comm.MIMOChannel (“SampleRate”fs);
创建一个类似的MIMO信道系统对象,指定相同的采样率与前面的MIMO信道对象但使用sum-of-sinusoids技术。另外指定48正弦曲线和消退过程的开始时间,作为输入参数。
sos = comm.MIMOChannel (“SampleRate”fs,…“FadingTechnique”,正弦信号的总和,…“NumSinusoids”现年48岁的…“InitialTimeSource”,输入端口的);
运行一个连续随机比特序列通过过滤高斯噪声MIMO信道对象。使用抽搐和toc秒表计时器函数来度量系统对象调用的执行时间。
抽搐y = fgn (randi ([0, 1], fs *尖,2));tFGN = toc;
突然每秒钟传输数据,通过随机比特通过sum-of-sinusoids MIMO信道的内部对象通过调用它为循环。使用抽搐和toc秒表计时器函数来度量执行时间。
抽搐为k = 1:尖z = sos (randi ([0, 1], fs * dutyCycle, 2), 0.5 + (k - 1));结束tso = toc;
比较sum-of-sinusoids执行时间比过滤高斯噪声执行时间。的比率小于1,这表明sum-of-sinusoids技术是速度比高斯噪声过滤技术。
tso / tFGN
ans = 0.3331
文中倒数下行和上行数据传输通道
使用一个MIMO信道系统对象™和两个完全相同的配置通道过滤系统对象,切换链路级别模拟3×2下行和相互之间的2×3上行信号传输。
定义系统参数。
modOrder = 256;%调制顺序Nant1 = 3;%的“传播”天线Nant2 = 2;%的接收天线Rs = 1 e6;%采样率pd = [0 1.5 - 2.3) * 1 e-6;%路径延迟frmLen = 1 e3;%帧长度
创建一个MIMO信道系统对象™、配置路径获得代通过禁用通道过滤。
陈= comm.MIMOChannel (…“SampleRate”Rs,…“PathDelays”帕金森病,…“AveragePathGains”(1.5 1.2 0.2),…“MaximumDopplerShift”,300,…“SpatialCorrelationSpecification”,“没有”,…“NumTransmitAntennas”Nant1,…“NumReceiveAntennas”Nant2,…“ChannelFiltering”假的,…“NumSamples”,frmLen);
创建相同的通道过滤系统对象的传输方向:一个频道筛选的Nant1——- - - - - -Nant2下行信道(3传输天线2接收天线)和相应的通道滤波器Nant2——- - - - - -Nant1上行通道(2传输天线3接收天线)。
chanFiltDownlink = comm.ChannelFilter (…“SampleRate”Rs,…“PathDelays”,pd);chanFiltUplink =克隆(chanFiltDownlink);
下行传输
生成随机路径获得一帧的下行3×2通道。通过随机生成256 - qam信号通过3×2下行通道。
陈pgDownlink = ();x = qammod (randi ([0 modOrder-1], frmLen Nant1), modOrder);yDL = chanFiltDownlink (x, pgDownlink);
上行传输
开关方向的联系。运行路径的通道对象生成另一个框架,交换其3 (Tx)和4 (Rx)尺寸的倒数上行2×3通道。通过随机生成256 - qam信号通过2×3互惠上行通道。
pgUplink =排列(陈(),(1 2 3 4));x = qammod (randi ([0 modOrder-1], frmLen Nant2), modOrder);尤尔•= chanFiltUplink (x, pgUplink);
下行和上行数组维度
显示下行和上行路径增益的大小作为一个咪咪通道返回的数组对象 ——- - - - - - ——- - - - - - ——- - - - - - 数组中。
是样品的数量。
是路径延迟的数量。
是发射天线的数量。
Nant1下行和Nant2上行。是接收天线的数量。
Nant2下行和Nant1上行。
大小(pgDownlink)
ans =1×41000年3 3 2
大小(pgUplink)
ans =1×41000年3 2 3
显示通道输出矩阵的大小作为一个咪咪通道返回的对象 ——- - - - - - 矩阵。 是样品的数量。 是接收天线的数量。
大小(yDL)
ans =1×21000 2
大小(尤尔•)
ans =1×21000年3
算法
引用
[1]Oestges,克劳德和布鲁诺Clerckx。MIMO无线通信:从现实世界传播时空代码设计。第1版。波士顿,MA:爱思唯尔,2007年。
[2]科雷亚是路易斯·M。,和欧洲an Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research (Organization), eds.移动宽带多媒体网络:为4 g技术、模型和工具。第1版。阿姆斯特丹 ;波士顿:爱思唯尔/学术出版社,2006年。
[3]Kermoal,摩根大通,L. Schumacher, K.I. Pedersen, P.E. Mogensen, and F. Frederiksen. “A Stochastic MIMO Radio Channel Model with Experimental Validation.”IEEE在选定地区通讯》杂志上20日,没有。6(2002年8月):1211 - 26所示。https://doi.org/10.1109/JSAC.2002.801223。
[4]Jeruchim米歇尔•C。,Philip Balaban, and K. Sam Shanmugan.模拟通信系统。第二版。波士顿,MA:施普林格,2000年。
[5]Patzold, M。,Cheng-Xiang Wang, and B. Hogstad. “Two New Sum-of-Sinusoids-Based Methods for the Efficient Generation of Multiple Uncorrelated Rayleigh Fading Waveforms.”IEEE无线通信8,不。(2009年6月6日):3122 - 31所示。https://doi.org/10.1109/TWC.2009.080769。
