MATLAB MIMO信道容量分析与水声功率分配仿真系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现MIMO系统信道建模与容量仿真，通过奇异值分解(SVD)方法将信道解耦为并行子信道，并应用注水算法进行功率分配优化，分析系统容量随信噪比变化特性。

详 情 说 明

MIMO信道容量分析与水声功率分配仿真系统

项目介绍

本项目实现MIMO无线通信系统信道容量的分析与仿真。通过建立具有nt个发射天线和nr个接收天线的MIMO系统信道模型，利用奇异值分解（SVD）将MIMO信道分解为等价的并行信道。在此基础上应用注水算法（Water-filling）进行功率优化分配，从而计算出系统的信道容量，并分析天线数量和信噪比（SNR）对信道容量的影响。

功能特性

• MIMO系统建模：构建nt×nr MIMO系统信道模型
• 奇异值分解：通过SVD将MIMO信道分解为并行信道
• 功率分配优化：采用注水算法实现功率的最优分配
• 信道容量分析：计算并分析系统信道容量
• 性能评估：研究天线数量和SNR对信道容量的影响关系

使用方法

1. 设置系统参数：发射天线数量nt（1-10），接收天线数量nr（1-10）
2. 输入信噪比SNR值（0-30 dB）
3. 指定信道矩阵H（支持随机生成或用户自定义）
4. 运行仿真程序
5. 查看输出结果：

- 信道容量数值（比特/秒/赫兹） - 功率分配向量（1×min(nt,nr)） - 并行信道增益（1×min(nt,nr)） - 容量与天线数量及SNR的关系曲线图

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 支持复数矩阵运算
• 图形显示功能（用于绘制关系曲线）

文件说明

主程序实现了MIMO系统信道容量的核心计算功能，包括信道建模、奇异值分解处理、注水功率分配算法执行以及性能分析可视化。程序首先根据输入参数构建信道模型，然后通过矩阵分解获得并行信道特征，接着应用优化算法计算最佳功率分配方案，最终输出信道容量结果并生成相关的分析图表。