1. 系統模型與參數設置

以下是一個單小區大規模MIMO系統的參數配置示例，適用于多發多收和單發單收場景。

% 參數配置
params.N_cell = 1;          % 小區數量（單小區仿真）
params.cell_radius = 500;   % 小區半徑（米）
params.N_tx = 64;           % 基站發射天線數量
params.N_rx = 1;            % 用戶接收天線數量（單發單收）
params.d2d_pairs = 3;       % D2D用戶對數量（可選）
params.ptx_max = 30;        % 最大發射功率（dBm）
params.noise_power = -114;  % 噪聲功率（dBm）
params.target_snr = 6;      % 目標SINR（dB）
params.path_loss_exp = 3.5; % 路徑損耗指數
params.shadowing_std = 4;   % 陰影衰落標準差（dB）
params.fc = 2e9;            % 載波頻率（Hz）
params.BW = 1e6;            % 帶寬（Hz）

2. 信道模型

采用塊衰落信道模型，信道在長度為T符號的相干間隔內保持靜態。

% 信道模型
function H = generate_channel(N_tx, N_rx, path_loss_exp, shadowing_std)% 生成瑞利衰落信道H = (randn(N_rx, N_tx) + 1j*randn(N_rx, N_tx)) / sqrt(2);% 應用路徑損耗和陰影衰落path_loss = 10^(-path_loss_exp / 10);shadowing = 10^(shadowing_std * (randn(N_rx, 1) / sqrt(2)));H = H .* (path_loss * shadowing);
end

3. 功率控制算法

基于SINR的閉環功率控制算法。

% 功率控制算法
function pwr = power_control(snr_current, pwr_prev, target_snr, max_pwr)if isempty(pwr_prev)pwr = min(max_pwr, 10^(target_snr/10)); % 初始功率設為目標SINR對應值elseerror = target_snr - snr_current;pwr = pwr_prev + 0.5 * error;pwr = max(min(pwr, max_pwr), 0); % 限制功率范圍end
end

4. 仿真主循環

仿真大規模MIMO系統中的單播和多播傳輸。

% 仿真主循環
snr_history = zeros(params.d2d_pairs, 100); % 記錄SINR歷史
power_history = zeros(params.d2d_pairs, 100);for iter = 1:100for pair_idx = 1:params.d2d_pairs% 生成信道H = generate_channel(params.N_tx, params.N_rx, params.path_loss_exp, params.shadowing_std);% 計算當前SINRsnr_current = calculate_snr(H, power_history(pair_idx, iter-1), params.noise_power);% 更新發射功率power_history(pair_idx, iter) = power_control(snr_current, power_history(pair_idx, iter-1), params.target_snr, params.ptx_max);% 記錄SINRsnr_history(pair_idx, iter) = snr_current;end
end

5. 性能分析

分析SINR收斂性和發射功率分布。

% SINR收斂性
figure;
plot(snr_history');
xlabel('迭代次數');
ylabel('SINR (dB)');
title('D2D用戶SINR收斂性');
legend(arrayfun(@(x) sprintf('D2D對%d', x), 1:params.d2d_pairs, 'UniformOutput', false));
grid on;% 發射功率分布
figure;
histogram(power_history(:), 0:params.ptx_max/5:params.ptx_max);
xlabel('發射功率 (dBm)');
ylabel('樣本數');
title('D2D用戶發射功率分布');
xlim([0 params.ptx_max]);

6. 擴展方向

• 多小區場景：擴展至多小區環境，研究跨小區干擾。

• 開環功率控制：對比閉環與開環（固定功率）的性能差異。

• 虛擬MIMO：在虛擬MIMO系統中，多個終端和基站構成多發多收模式。