相互耦合对MIMO通信的影响
这个例子展示了天线互耦如何影响在多输入多输出(MIMO)信道上正交空时分组码(OSTBC)传输的性能。发射机和接收机各有两个偶极子天线元件。绘制了不同相关和耦合情况下的误码率与信噪比曲线。要运行此示例，您需要Antenna Toolbox™。
系统参数
在2x2准静态平坦瑞利信道上模拟QPSK调制的Alamouti OSTBC [［1］]。该系统以2.4 GHz运行。要模拟的SNR范围为0到10 dB。
FC = 2.4E9;%中心频率元= 2;% Tx天线数Nr = 2;％Rx天线数量blklen = 2;％Alamouti代码块长度信噪比= 0:10;%信噪比范围maxNumErrs = 3 e2;％最大误差数maxnumbits = 5e4;％最大位数
创建对象以执行QPSK调制和解调，Alamouti编码和组合，AWGN通道以及BER计算。
qpskmod = comm.qpskmodulator;qpskdemod = comm.qpskdemodulator;ALAMOUTIENC = COMM.OSTBCENCODER（......“NumTransmitAntennas”、Nt);alamoutiDec = comm.OSTBCCombiner (......“NumTransmitAntennas”元,......'numreceiveantennas'、Nr);awgnChanNC = comm.AWGNChannel (......百分比没有耦合案例'noisemethod'那“信噪比”那......“SignalPower”，1）;bercalcnc = comm.errorate;百分比没有耦合案例%为互耦合情况克隆对象AWGNCHANMC =克隆（AWGNCHANNC）;Bercalcmc =克隆（Bercalcnc）;
天线阵列和耦合矩阵
在发送（Tx）和接收（Rx）侧使用两个元件谐振偶极子阵列。在TX，偶极子间隔半波长分开。在Rx，间距是波长的第十个。
Txspacing = 0.5;rxspacing = 0.1;lambda = physconst（'LightSpeed') / fc;antElement =偶极子(......“长度”，lambda / 2，......“宽度”，lambda / 100）;txarray = lineararray（......'元素'，羚羊，......“NumElements”元,......“ElementSpacing”txSpacing *λ);rxArray = linearArray (......'元素'，羚羊，......“NumElements”，nr，......“ElementSpacing”rxSpacing *λ);
耦合矩阵根据阵列的电路模型计算，按[[2]]。对发送和接收阵列执行的S参数计算，并且从该阵列的阻抗矩阵表示是导出的。
txMCMtx = helperCalculateCouplingMatrix(txArray, fc， [1 Nt]);rxMCMtx = helperCalculateCouplingMatrix(rxArray, fc， [1 Nr]);
空间相关性矩阵
发射和接收空间相关矩阵捕获信道的传播环境。在没有耦合的情况下，假设Tx处的两个元素是不相关的，而Rx处的两个元素具有较高的相关性。整个通道的组合/整体相关矩阵是它们的克罗内克乘积。
txCorrMtx =眼(2);rxCorrMtx = [1 0.9;0.9 - 1];combCorrMtx = kron(txCorrMtx, rxCorrMtx);
通过耦合，我们在[[3]将Tx和Rx相关矩阵前后乘以相应的耦合矩阵，从而对其进行修正。在相关性和耦合可以独立建模的假设下，这是有效的。
txmcrmormtx = txmcmtx * txcorrmtx * txmcmtx';rxmcrormtx = rxmcmtx * rxcorrmtx * rxmcmtx';
空间相关性与耦合的组合为克隆亚麻(txMCCorr rxMCCorr)．或者，我们可以将Tx/Rx耦合矩阵“吸收”到Tx/Rx相关矩阵中，并推导出组合相关矩阵如下:
txsqrtcorrmtx = txmcmtx * sqrtm（txcorrmtx）;rxsqrtcorrmtx = rxmcmtx * sqrtm（rxcorrmtx）;combmcrormtx = kron（txsqrtcorrmtx，rxsqrtcorrmtx）;combmcrormtx = combmccorrmtx * combmccorrmtx';
MIMO频道建模
创建两个comm.MIMOChannel对象来模拟有和没有耦合的2x2 MIMO信道。在每种情况下分配组合空间相关矩阵。的MaximumingDopplershift.属性设置为0以建模准静态通道。
mimochannc = comm.mimochannel（......百分比没有耦合案例'MaximumDopplershift'，0，......'spatialcorrelationspececification'那“组合”那......'spatialcorreelationmatrix'，combcorrmtx，......'pathgainseoutputport'， 真的）;%为互耦合情况克隆对象Mimochanmc =克隆（Mimochannc）;mimochanmc.spatialcorreelationmatrix = combmccorrmtx;
模拟
对有和没有天线耦合的每个信噪比值进行QPSK调制的Alamouti码模拟。每次迭代都通过MIMO信道模拟一个Alamouti码。为了模拟准静态通道，我们重置comm.MIMOChannel对象获取每次代码传输(迭代)的一组新的信道增益。
％设置了一个数字以可视化BER结果h1 =图;网格在；持有在；AX = GCA;ax.yscale ='日志'；XLIM（[SNR（1），SNR（END）]）;ylim（[1e-3 1]）;Xlabel（“信噪比(dB)”）;ylabel（'BER'）;h1。NumberTitle =“关闭”；h1。Name =正交空时分组编码；h1。渲染器='zbuffer'；标题(' alamouti编码2x2系统-高耦合，高相关'）;s = rng (108);％可重复性[Bernc，BERMC] =交易（零（3，长度（SNR）））;%循环信噪比值为了idx = 1:长度(snr)信噪比=信噪比(idx);awgnChanMC。信噪比=信噪比(idx);重置(berCalcNC);重置(berCalcMC);而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频道重置（MIMOCHANNC）;重置（Mimochanmc）;[Chanoutnc，Estchannc] = Mimochannc（TXSIG）;[Chanoutmc，Estchanmc] = Mimochanmc（TXSIG）;％adgn.rxSigNC = awgnChanNC (chanOutNC);rxSigMC = awgnChanMC (chanOutMC);％以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));％执行QPSK解调rxDataNC = qpskDemod (decSigNC);rxDataMC = qpskDemod (decSigMC);%更新系统Bernc（:, idx）= bercalcnc（txdata，rxdatanc）;BERMC（：，IDX）= Bercalcmc（txdata，rxdatamc）;结尾％绘图结果semilogy(信噪比(1:idx), berNC (1,1: idx),的r *）;半机（SNR（1：IDX），BERMC（1,1：IDX），“波”）;传奇（{'没有耦合的频道'那'频道耦合'}）;drawnow;结尾%进行曲线拟合fitBERNC = berfit(snr, berNC(1，:));fitBERMC = berfit(信噪比，berMC(1，:));fitBERNC semilogy(信噪比,'r'、信噪比、fitBERMC'B'）;传奇（{'没有耦合的频道'那'频道耦合'}）;
RNG;%恢复RNG
进一步的探索
通过修改相关系数和/或通过改变元件之间的间隔，可以进一步研究相关性和相互耦合对BER性能的影响。间距越小，耦合越高。类似于上述高相关（0.9）和高耦合的内容（间隔= ）在RX，我们现在向BER与SNR结果显示为低相关（0.1）和/或低耦合（间隔= ）.
高耦合（间隔= )、低相关性(0.1)
低耦合(间距= ），高相关（0.9）
低耦合(间距= )、低相关性(0.1)
结论
仿真结果与第一个参考中报告的结果类似。间距 在高相关条件下对BER的影响可忽略不计。对于具有高耦合的情况，即， 元素间距，结果表明，根据相关条件，BER可以高于或低于不考虑耦合。
附录
这个例子使用了以下帮助函数:
相关的话题
参考文献
[1] A. A. Abouda, H. M. el - salabi, S. G. Haggman，“互耦对Alamouti方案误码性能的影响”，天线与传播国际研讨会，2006年7月。
[2] Gupta，I.和A. Ksienski。“相互耦合对自适应阵列性能的影响。”天线上的IEEE事务和传播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和S. Attallah，“天线相互耦合对MIMO系统性能的影响”，“Proc。第29次关于表达信息理论研讨会, 2008年5月。
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