MATLAB MIMO注水算法系统容量仿真与信道特性分析工具

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现完整的MIMO注水功率分配算法，通过奇异值分解分析信道特性，仿真多天线系统的信道容量。支持随机信道矩阵生成、功率优化分配及奇异值分布统计，并绘制相关概率密度函数。

详 情 说 明

MIMO注水算法系统容量仿真与信道矩阵统计特性分析工具

项目介绍

本项目实现完整的MIMO（多输入多输出）注水功率分配算法，通过奇异值分解深入分析信道特性，仿真计算多天线系统的信道容量。系统能够生成随机信道矩阵，进行注水功率优化分配，统计信道奇异值分布特性，并绘制相关概率密度函数。项目包含完整的性能验证模块，确保代码可直接运行并输出可靠结果。

功能特性

• 信道建模：支持瑞利衰落信道矩阵的随机生成
• 核心算法：基于奇异值分解的注水功率分配优化算法
• 容量分析：仿真计算MIMO系统在不同信噪比条件下的信道容量
• 统计特性：分析信道矩阵奇异值的概率密度分布
• 性能评估：提供容量统计报告和算法运行时间分析
• 可视化输出：自动生成系统容量曲线和奇异值分布图

使用方法

基本参数设置

在运行前，请根据需要修改以下参数：

• Nt: 发射天线数量（正整数）
• Nr: 接收天线数量（正整数）
• SNR_dB: 信噪比范围（dB值数组，如-10:2:20）
• monte_carlo_num: 蒙特卡洛仿真次数（正整数）
• pdf_samples: PDF统计的采样点数量

运行仿真

直接执行主程序即可开始仿真分析。系统将自动：

1. 生成指定数量的随机信道矩阵
2. 对每个信噪比点进行注水功率分配计算
3. 统计系统容量和信道特性
4. 生成可视化结果和统计报告

输出结果

仿真完成后将输出：

• 系统容量随信噪比变化曲线图
• 信道矩阵奇异值的概率密度分布图
• 最优功率分配结果矩阵
• 详细的容量统计报告（均值、方差等指标）
• 算法运行效率分析数据

系统要求

• 操作系统: Windows/Linux/macOS
• 软件环境: MATLAB R2018b或更高版本
• 必要工具箱: 统计和机器学习工具箱、图像处理工具箱
• 内存建议: 至少4GB RAM（大规模仿真时建议8GB以上）

文件说明

主程序文件整合了完整的MIMO系统分析流程，包含信道矩阵生成模块、注水算法核心计算单元、容量统计分析组件以及结果可视化功能。该文件实现了从参数输入到结果输出的全自动化处理，通过蒙特卡洛方法确保统计结果的可靠性，并提供了详细的性能评估指标。