互耦对MIMO通信的影响
该示例显示了天线互联耦合如何影响正交空间 - 时块代码（OSTBC）传输在多输入多输出（MIMO）信道上的性能。发射器和接收器每个都有两个偶极天线元件。在不同的相关性和耦合方案下绘制BER与SNR曲线。要运行此示例，您需要天线工具箱™。
系统参数
模拟QPSK调制的Alamouti OSTBC在2×2准静态频率平瑞利通道上模拟[［1］］.系统工作在2.4 GHz。模拟的信噪比范围为0 ~ 10db。
fc = 2.4 e9;％中心频率nt = 2;％TX天线数量nr = 2;％数量的Rx天线blklen = 2;% Alamouti代码块长度SNR = 0:10;％SNR系列maxnumerrs = 3e2;%最大错误数maxNumBits = 5 e4;%最大位数
创建对象进行QPSK调制解调、Alamouti编码和组合、AWGN信道以及误码率计算。
qpskMod = comm.QPSKModulator;qpskDemod = comm.QPSKDemodulator;alamoutiEnc = comm.OSTBCEncoder (．.．'numtransmitantennas'、Nt);alamoutiDec = comm.OSTBCCombiner (．.．'numtransmitantennas'，NT，．.．“NumReceiveAntennas”，nr）;Awgnchannc = comm.awgnchannel（．.．%无耦合情况下“NoiseMethod”，“信噪比”，．.．“SignalPower”1);berCalcNC = comm.ErrorRate;%无耦合情况下％克隆对象用于相互耦合案例awgnChanMC =克隆(awgnChanNC);berCalcMC =克隆(berCalcNC);
天线阵列和耦合矩阵
在发射端(Tx)和接收端(Rx)均采用双单元谐振偶极子阵列。在Tx时，偶极子之间相隔半个波长。在Rx处，间隔是一个波长的十分之一。
txSpacing = 0.5;rxSpacing = 0.1;λ= physconst (“光速”) / fc;antElement =偶极子(．.．“长度”λ/ 2,．.．'宽度',λ/ 100);txArray = linearArray (．.．“元素”antElement,．.．'numElements'，NT，．.．“ElementSpacing”txSpacing *λ);rxArray = linearArray (．.．“元素”antElement,．.．'numElements'Nr,．.．“ElementSpacing”，rxspacing * lambda）;
耦合矩阵基于根据[阵列的电路模型计算［2］］.对发射阵列和接收阵列进行了s参数计算，由此导出了阵列的阻抗矩阵表示。
txmcmtx = helpercalculatecouplingmatrix（txarray，fc，[1 nt]）;rxmcmtx = helpercalculatecouplingmatrix（rxarray，fc，[1 nr]）;
空间相关矩阵
发送和接收空间相关矩阵捕获信道的传播环境。在不耦合的情况下，假设TX处的两个元件是不相关的，并且Rx处的两个元件具有高相关性。整个通道的组合/整体相关矩阵是他们的Kronecker产品。
txcorrmtx =眼睛（2）;rxcorrmtx = [1 0.9;0.9 1];combcorrmtx = kron（txcorrmtx，rxcorrmtx）;
通过耦合，我们使用[［3］通过将相应的耦合矩阵预先乘以它们来修改TX和RX相关矩阵。这是有效的，假设相关和耦合可以独立建模。
txMCCorrMtx = txMCMtx * txCorrMtx * txMCMtx';rxMCCorrMtx = rxMCMtx * rxCorrMtx * rxMCMtx';
与耦合的组合空间相关性是kron（txmccorr，rxmccorr）．或者，我们可以将Tx / Rx耦合矩阵视为“被吸收”进入Tx / Rx相关矩阵，并导出组合的相关矩阵，如下所示：
txSqrtCorrMtx = txMCMtx * sqrtm(txCorrMtx);rxSqrtCorrMtx = rxMCMtx * sqrtm(rxCorrMtx);combMCCorrMtx = kron(txSqrtCorrMtx, rxSqrtCorrMtx);combMCCorrMtx = combMCCorrMtx * combMCCorrMtx';
MIMO信道建模
创建两个Comm.MimoChannel对象以模拟带有耦合的2x2 MIMO通道。在每种情况下分配了组合的空间相关矩阵。这MaximumDopplerShift属性设置为0以建模准静态通道。
mimoChanNC = comm.MIMOChannel (．.．%无耦合情况下“MaximumDopplerShift”0,．.．“SpatialCorrelationSpecification”，“合并”，．.．“SpatialCorrelationMatrix”combCorrMtx,．.．“PathGainsOutputPort”,真正的);％克隆对象用于相互耦合案例mimoChanMC =克隆(mimoChanNC);mimoChanMC。SpatialCorrelationMatrix = combMCCorrMtx;
模拟
模拟QPSK调制的Alamouti代码，用于使用和没有天线耦合的每个SNR值。通过每次迭代中的MIMO通道模拟一个Alamouti代码。要模拟准静态频道，我们重置了comm.MIMOChannel对象获取每次代码传输(迭代)的一组新的信道增益。
%设置一个数字来可视化误码率结果H1 =数字;网格在；抓住在；甘氨胆酸ax =;斧子。YScale =“日志”；xlim([信噪比(1),信噪比(结束)]);ylim ([1 e - 3]);包含('snr（db）'）;ylabel (“方方面面”）;h1.numbertitle ='离开'；h1.name =.'正交空间 - 时间块编码'；h1。渲染器=“zbuffer”；标题(' alamouti编码2x2系统-高耦合，高相关'）;s = rng（108）;%的可重复性[berNC, berMC] = deal(0 (3,length(snr)));%循环信噪比值为idx = 1：长度（snr）awgnchannc.snr = snr（idx）;awgnchanmc.snr = snr（Idx）;重置（Bercalcnc）;重置（Bercalcmc）;尽管min(berNC(2,idx)，berMC(2,idx)) <= maxNumErrs && (berNC(3,idx) <= maxNumBits)％生成随机数据txdata = randi（[0 3]，blklen，1）;％执行QPSK调制和Alamouti编码txsig = alamoutienc（qpskmod（txdata））;通过MIMO通道重置(mimoChanNC);重置(mimoChanMC);[chanOutNC, estchannel] = mimochannel (txSig); / /发送消息[chanOutMC, estChanMC] = mimoChanMC(txSig);%增加情况下rxsignc = awgnchannc（chanoutnc）;rxsigmc = awgnchanmc（chanoutmc）;%使用已知的信道状态信息执行Alamouti解码decSigNC = alamoutiDec(rxSigNC, squeeze(estChanNC)); / /压缩decSigMC = alamoutiDec(rxSigMC，挤压(estChanMC));% QPSK解调rxDataNC = qpskDemod (decSigNC);rxDataMC = qpskDemod (decSigMC);%更新系统berc (:， idx) = berCalcNC(txData, rxDataNC);berMC(:， idx) = berCalcMC(txData, rxDataMC);结尾%绘制结果半机（SNR（1：IDX），BERNC（1,1：IDX），'r *'）;semilogy(信噪比(1:idx), berMC (1,1: idx),“波”）;传奇({“无耦合通道”，“与耦合通道”}）;粗暴;结尾％执行曲线拟合Fitbernc = Berfit（SNR，Bernc（1，:)）;Fitbermc = Berfit（SNR，BERMC（1，:)）;Semilogy（SNR，Fitbernc，“r”，snr，fitbermc，“b”）;传奇({“无耦合通道”，“与耦合通道”}）;
rng(年代);％恢复RNG.
进一步的探索
相关和互耦对误码率性能的影响可以通过修改相关系数和/或改变元件间距来进一步研究。间距越小，耦合越高。类似于上面对高相关性(0.9)和高耦合(间距= )，我们现在展示了低相关性(0.1)和/或低耦合(间距= ）。
高耦合(间距= ），低相关（0.1）
低耦合(间距= )、高相关性(0.9)
低耦合(间距= ），低相关（0.1）
结论
仿真结果与第一篇文献中报道的结果相似。的间距 在高相关和低相关条件下，对误码率的影响可以忽略不计。对于高耦合的情况，即， 结果表明，根据相关条件，误码率可能高于或低于不考虑耦合的情况。
附录
此示例使用以下辅助功能：
相关的话题
参考文献
[1] A. A. A. Abouda，H.M. el-Sallabi和S. G. Haggman，“相互耦合对Alamouti计划的影响”，IEEE天线国际研讨会和传播, 2006年7月。
古普塔，I.和A. Ksienski。“互耦对自适应阵列性能的影响”。天线与传播学报31日。5(1983年9月):785-91。https://doi.org/10.1109/TAP.1983.1143128。
[3] Y. Wu, J. P. Linnartz, J. W. M. Bergmans, S. Attallah，“天线互耦对MIMO系统性能的影响”，第29届比荷卢三国情报论研讨会论文集，2008年5月。
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