MATLAB实现MIMO信道容量与功率分配优化系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，通过香农公式与灌水法实现MIMO系统信道容量计算与功率优化分配。系统自动分析接收端信噪比，动态分配子信道功率以最大化总信道容量，适用于无线通信系统性能分析。

详 情 说 明

MIMO信道容量计算与功率分配系统

项目介绍

本项目实现了一个多输入多输出（MIMO）通信系统的信道容量计算与功率分配优化系统。系统基于香农公式理论，采用灌水法（Water-filling）算法进行最优功率分配，通过分析接收端信噪比特性，确定各子信道的最优功率分配策略，从而实现系统总信道容量的最大化。项目包含完整的MIMO信道建模、数值仿真和性能分析功能，能够对比不同天线配置下的信道容量性能。

功能特性

• MIMO信道建模：支持任意天线配置的信道矩阵建立
• 信道容量计算：基于香农公式精确计算系统信道容量
• 最优功率分配：采用灌水算法实现功率的最优分配
• 性能可视化：生成直观的功率分配柱状图展示结果
• 多场景对比：支持不同天线数量下的性能比较分析

使用方法

1. 设置系统参数：

- 输入发射天线数量（正整数） - 输入接收天线数量（正整数） - 提供信道矩阵H（复数矩阵，尺寸为接收天线数×发射天线数） - 设定总发射功率约束（正实数，单位：W） - 设置噪声功率谱密度（正实数，单位：W/Hz）

1. 运行系统后获取输出结果：

- 最优功率分配向量（实数向量） - 各子信道信噪比分布（实数向量） - 系统总信道容量（实数，单位：bit/s/Hz） - 功率分配可视化图形

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 基本绘图功能支持

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能模块，包括MIMO信道初始化设置、信道矩阵的奇异值分解处理、基于灌水法的功率优化分配算法实现、信道容量计算引擎以及结果可视化功能的完整流程控制。该文件负责协调各算法模块的顺序执行，确保从参数输入到结果输出的全过程处理，并生成相应的性能分析图表。