基于MIMO系统的PE-AltMin混合预编码算法matlab性能仿真

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下（完整代码运行后无水印）：

 

 

仿真操作步骤可参考程序配套的操作视频。

 

2.算法涉及理论知识概要

       在现代无线通信系统中，多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）技术是提高频谱效率和数据传输速率的关键。然而，随着天线数量的增加，全数字预编码器的设计变得非常复杂且成本高昂。为了解决这一问题，混合预编码器结合了模拟域和数字域的处理，既保持了良好的性能又降低了硬件复杂度。交替最小化（Alternating Minimization, AltMin）是一种迭代优化方法，它通过交替优化不同的变量来逼近全局最优解。

 

       考虑一个具有Nt​根发射天线和Nr​根接收天线的MIMO系统，其中每个天线阵列连接到一个射频链路（RF chain）。假设系统使用混合预编码结构，发射端有NRF​个RF链路，接收端有NBB​个基带处理单元。混合预编码可以表示为：

 

 

 

PE-AltMin算法流程图如下图所示：

 

 

 

       PE-AltMin算法通过交替最小化的方法，逐步优化混合预编码器和组合器，以达到最小化均方误差的目的。这种方法不仅能够有效地降低硬件复杂度，还能提供接近全数字预编码的性能。尽管算法在理论上较为复杂，但在实际应用中表现出了良好的鲁棒性和收敛性。

 

3.MATLAB核心程序

SNR_dB = -35:5:5;
SNR = 10.^(SNR_dB./10);
realization = 100;
smax = length(SNR);% enable the parallel
 
for reali = 1:realization
    reali
    [ FRF, FBB ] = PE_AltMin( Fopt(:,:,reali), NRF);
    FBB = sqrt(Ns) * FBB / norm(FRF * FBB,'fro');
    [ WRF, WBB ] = PE_AltMin( Wopt(:,:,reali), NRF);
    for s = 1:smax
        R(s,reali) = log2(det(eye(Ns) + SNR(s)/Ns * pinv(WRF * WBB) * H(:,:,reali) * FRF * FBB * FBB' * FRF' * H(:,:,reali)' * WRF * WBB));
    end
end
plot(SNR_dB,sum(R,2)/realization,'g-->','LineWidth',1.5);
% plot(SNR_dB,sum(R,2)/realization,'Marker','>','LineWidth',1.5,'Color',[0 0.447058826684952 0.74117648601532]);
grid on
hold on
if SEL == 1
   save snrns2.mat SNR_dB R realization
end
if SEL == 2
   save snrns4.mat SNR_dB R realization
end
if SEL == 3
   save snrns8.mat SNR_dB R realization
end
0X_072m