【MIMO通信】多用户全息MIMO表面:信道建模与频谱效率分析Matlab复现

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🔥内容介绍

多用户全息多输入多输出超表面(MU-HMIMOS)技术范式可凭借极低功耗实现大面积连续孔径,近年来被视为未来无线网络的高能效解决方案。该技术能根据通信、定位与传感的预期目标,灵活调控电磁波的传播特性。多用户全息多输入多输出超表面(MU-HMIMOS)系统的易处理信道建模是目前最关键的挑战之一,这主要是由数量庞大且排布紧密的贴片天线所引发的耦合效应导致。本文针对下行多用户通信场景下的这一挑战,基于傅里叶平面波表示法,在波数域中对电磁信道进行建模。基于所提出的信道模型,我们利用与 MU-HMIMOS 贴片天线数量和间距相关的采样信道方差,设计了最大比传输(MRT)迫零(ZF)预编码方案,并推导了这两种方案的频谱效率解析性能。此外,考虑到当贴片天线数量极大时,直接进行矩阵求逆在实际中难以实现,我们提出一种低计算复杂度的 ZF 预编码方案 —— 借助诺依曼级数展开替代矩阵求逆操作。大量仿真结果验证了贴片天线数量及其间距对所研究系统频谱效率的影响,结果表明:天线数量越多、间距越大,贴片间的相关性就越低,系统性能也会随之提升。

🔥运行结果

🔥部分代码

%% MRC for Perfect channels

P =1/var_noise; %Linear scale

BFMatrix=ChannelPhase';

weights = ones(size(BFMatrix,2),1);

BFMatrix=BFMatrix/norm(BFMatrix,'fro');

H_G_MRC=ChannelPhase*BFMatrix;

MRC_signalGains = diag(abs(H_G_MRC).^2)';

powerAllocationMRT = functionHeuristicPowerAllocation(MRC_signalGains,P,weights);

BFMatrix = kron(sqrt(powerAllocationMRT),ones(size(BFMatrix,1),1)).*BFMatrix;

channelGains = abs(ChannelPhase*BFMatrix).^2;

signalGains = diag(channelGains);

interferenceGains = sum(channelGains,2)-signalGains;

rates = log2(1+signalGains./(interferenceGains+var_noise ));

MRT = sum(rates);

end

🔥参考文献

L. Wei et al., "Multi-User Holographic MIMO Surfaces: Channel Modeling and Spectral Efficiency Analysis," in IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol. 16, no. 5, pp. 1112-1124, Aug. 2022.

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🌈 机器学习和深度学习时序、回归、分类、聚类和降维

2.1 bp时序、回归预测和分类

2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类

2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类

2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类
2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类

2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类

2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类
2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测
2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类
2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类
2.14 PNN脉冲神经网络分类
2.15 模糊小波神经网络预测和分类
2.16 时序、回归预测和分类
2.17 时序、回归预测预测和分类
2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类
2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类
方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
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