MATLAB信道容量仿真系统：AWGN与衰落信道性能分析

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现了AWGN、瑞利衰落和莱斯衰落信道下的容量仿真，支持不同SNR条件下的性能分析，并生成容量-SNR关系曲线，适用于通信系统教学与研究。

详 情 说 明

基于AWGN与衰落信道的容量仿真与性能分析系统

项目介绍

本项目是一个专业的无线通信信道容量仿真与分析系统，实现了在加性高斯白噪声（AWGN）、瑞利衰落和莱斯衰落等多种信道环境下的容量计算与性能评估。系统结合香农定理与蒙特卡洛仿真方法，支持从单天线到多天线（MIMO）系统的全面分析，为无线通信系统设计提供可靠的理论依据和性能预测。

功能特性

• 多信道类型支持：完整覆盖AWGN、瑞利衰落、莱斯衰落三种典型信道模型
• MIMO系统分析：支持任意天线配置的多输入多输出系统容量计算
• 智能参数配置：可灵活设置信噪比范围、莱斯因子、多径数量等关键参数
• 蒙特卡洛仿真：采用统计方法确保仿真结果的准确性和可靠性
• 全面可视化输出：生成容量-SNR关系曲线、理论极限对比、CDF曲线等多种图表
• 专业统计分析：提供容量分布的均值、方差等统计指标报告

使用方法

基本参数设置

SNR_range = -10:2:20; % 信噪比范围（dB） channel_type = 'Rician'; % 信道类型 antenna_config = [2, 2]; % MIMO天线配置 [发射天线数, 接收天线数] fading_params.K = 3; % 莱斯因子 monte_carlo_trials = 10000; % 蒙特卡洛仿真次数

执行仿真分析

运行主程序即可获得完整的容量分析结果： main % 执行容量仿真分析

输出结果

系统将生成：

• 容量矩阵：各SNR条件下的信道容量值
• 理论极限曲线：香农公式计算的参考基准
• 性能对比图表：仿真结果与理论值的可视化比较
• 统计报告：容量分布的详细统计分析
• CDF曲线：衰落信道下的容量累积分布函数

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 统计和机器学习工具箱（Statistics and Machine Learning Toolbox）

硬件建议

• 内存：至少4GB RAM（大规模MIMO仿真建议8GB以上）
• 处理器：Intel i5或同等性能以上
• 存储空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，实现了信道容量仿真的完整流程控制。该文件负责参数初始化、信道模型构建、容量计算算法执行、结果统计分析以及可视化图表生成等关键操作，通过协调各功能模块确保仿真分析的系统性和准确性。具体包含信道类型判断与相应处理逻辑、MIMO系统矩阵运算优化、蒙特卡洛仿真循环控制、性能数据后处理以及多种输出图形的自动化生成能力。