关注我追更更多通信仿真代码文章目录摘要1 引言2 系统模型2.1 MMF信道模型2.2 通用信号模型2.3 发射方案描述2.3.1 SSK空间移位键控2.3.3 GSM广义空间调制2.3.4 SM空间调制2.3.5 传统MIMO空间复用2.4 接收端检测算法2.4.1 SSK检测2.4.2 GSSK检测2.4.3 GSM检测2.4.4 SM检测2.4.5 传统MIMO检测3 仿真设计4 结论摘要多输入多输出MIMO技术是无线通信系统中提升频谱效率和可靠性的关键手段。空间调制Spatial Modulation, SM及其变体如SSK、GSSK、GSM通过利用天线索引携带额外信息在降低射频链路成本的同时保持了较高的数据传输率。本文基于统一信道模型多模光纤信道MMF和固定的频谱效率每时频资源块传输8比特对比了六种典型传输方案的误码率BER性能SSK256×256、GSSK11,4、GSM16QAM,6,3、SM32QAM,8×8、传统MIMO4QAM,4×4及2×2空间复用MIMO16QAM。1 引言随着移动通信技术的快速发展对更高数据速率和更可靠传输的需求日益增长。MIMO技术通过利用多根天线实现空间分集和复用显著提高了系统容量。然而传统MIMO系统需要每根天线配备独立的射频链路导致硬件成本高、功耗大。空间调制作为一种新型的MIMO传输技术在每个时隙仅激活一根或少数几根天线有效降低了射频链路数量同时利用天线索引作为额外的信息承载维度提升了频谱效率。在空间调制领域研究者们提出了多种变体方案。空间移位键控SSK仅通过天线索引传输信息不传输调制符号简化了检测过程。广义空间移位键控GSSK则激活多根天线利用天线组合提供更高的传输速率。广义空间调制GSM在激活多根天线的同时所有激活天线发送相同的调制符号进一步提高了传输效率。传统空间调制SM激活单根天线并发送调制符号兼顾了天线索引和符号调制。为了公平比较这些方案的性能本文将频谱效率统一设定为每符号8比特并通过MATLAB仿真评估其在多模光纤MMF信道下的BER表现。MMF信道具有特殊的酉矩阵结构能够有效减少天线间干扰适合评估空间调制方案的潜力。2 系统模型2.1 MMF信道模型2.2 通用信号模型2.3 发射方案描述为保证公平比较所有方案的频谱效率均固定为每符号 R8 比特。下面分别描述各方案的映射规则。2.3.1 SSK空间移位键控2.3.2 GSSK广义空间移位键控2.3.3 GSM广义空间调制2.3.4 SM空间调制2.3.5 传统MIMO空间复用2.4 接收端检测算法2.4.1 SSK检测2.4.2 GSSK检测2.4.3 GSM检测2.4.4 SM检测2.4.5 传统MIMO检测3 仿真设计部分代码function[SNR,ber]sim_GSSK(M,Mt,Mr,Nu,SNR,Nbits)%GSSK 模块原样复制 No10.^(-SNR/10);L_SNRlength(SNR);Ntfloor(log2(nchoosek(Mt,Nu)));Nobitlog2(M);%未使用 bit_SMsymNt;%未使用 bit_Trandi([01],Nbits,Nt);active_antbi2de(bit_T(:,1:Nt),left-msb)1;xzeros(Nbits,Mt);l(Mt-Nu1);%生成映射表 t1;fori1:Mt-3forj(i1):Mt-2fork(j1):Mt-1foro(k1):Mtta(t,1)i;ta(t,2)j;ta(t,3)k;ta(t,4)o;tt1;end end end end%空间调制fori1:Nbitsx(i,ta(active_ant(i),:))1/sqrt(Nu);end berzeros(L_SNR,1);yzeros(L_SNR*Mr,size(x,1));No10.^(-SNR/10);forii1:L_SNRforj1:size(x,1)z(randn(Mt)1i*randn(Mt))/sqrt(2);[Q,R]qr(z);ddiag(R);phdiag(d./abs(d));QQ*ph*Q;channel(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j*Mt-(Mt-1):j*Mt)Q;noisesqrt(0.5)*(randn(Mr,1)1i*randn(Mr,1))*sqrt(No(ii));y(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j)channel(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j*Mt-(Mt-1):j*Mt)*(x(j,:).)noise;end end x_detectionzeros(Mr,1);x_indexzeros(L_SNR,size(x,2));x_detectedzeros(L_SNR,size(x,2));%检测forii1:L_SNRforj1:size(x,1)forjj1:Mt-3forkk(jj1):Mt-2formm(kk1):Mt-1fornn(mm1):Mt hchannel(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j*Mt-Mtjj)...channel(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j*Mt-Mtkk)...channel(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j*Mt-Mtmm)...channel(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j*Mt-Mtnn);x_detection(jj,kk,mm,nn)real((y(ii*Mr-(Mr-1):ii*Mr,j)-(1/2)*(1/sqrt(Nu))*h)*(1/sqrt(Nu))*(h));end end end endx_detection(x_detection0)-inf;[~,ind]max(x_detection(:));[d,f,g,w]ind2sub(size(x_detection),ind);fori1:2^Ntifta(i,:)[d f g w]x_index(ii,j)i-1;breakend end end end%解映射 bit_Tdemzeros(size(x,1),Nt*L_SNR);forii1:L_SNRforj1:size(x,1)bit_Tdem(j,ii*Nt-(Nt-1):ii*Nt)de2bi(x_index(ii,j),Nt,left-msb);end end%BERforii1:L_SNRa(ii)length(find((bit_Tdem(:,ii*Nt-(Nt-1):ii*Nt)-bit_T)~0));ber(ii)a(ii)/(Nt*Nbits);end end4 结论本文在统一的频谱效率8比特/符号和多模光纤MMF信道模型下对比了SSK、GSSK、GSM、SM及传统MIMO等六种传输方案的误码率性能。仿真代码可见文末VX公众号包含往期博客所有代码所见即所得