无线信道容量仿真基本原理
1 实验目的
1. 掌握无线信道容量仿真基本知识和方法。
2. 学会分析性能曲线,重点挖掘曲线对应的物理意义。
2 实验内容
针对不同的衰落(对数正态分布、瑞利衰落、Nakagami 衰落),发射端采用
不同的功率分配方案,绘制出相应的平坦衰落信道容量随平均接受信噪比变化的
曲线,并进行对 比分析。 具体曲 线参照 Andrea Goldsmith 的《WIRELESS
COMMUNICATIONS》教材中 Figure 4.6、Figure 4.7、Figure 4.8。
3 实验原理
3.1 信道容量基本概念
信道容量的概念由 Claude Shannon 提出。信道容量定义为:遍历所有可能输
入分布后信道输入和输出能实现的最大互信息量。求信道容量可表示为一个优化
问题:
2
,
,
max ; max , log
p x p x
xy
p x y
C I X Y p x y
p x p y
(3-1)
Shannon 信道编码定理证明:存在一种编码方案,能使数据传输速率接近信
道容量,且错误率任意小;而当以任何高于信道容量的速率传输时,错误率必定
大于 0。
对于 AWGN 信道,最大化互信息的输入分布为 Gaussian 分布,对应的信道
容量为著名的 Shannon 公式:
2
log 1+CB
, (3-2)
其中,接受端信噪比
0
=
P
NB
,信道带宽 B,发射功率 P,噪声功率谱密度 N
0
。