Goldsmith书中无线通信信道容量仿真入门参考

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。由于水平有限，仅供初学者入门学习，部分程序在运行时会报错和警告，可能是由于matlab程序中使用的integral等求解积分方程的函数，建议在matlab2012a以上的版本运行，本代码是在matlab2017b的版本上运行。如过聪明的你能发现错误并代码优化，期待大神不吝赐教。

clc;close all;clear
Nsample = 100000;
Average_dB_SNR = 0:2.5:30;%average dB SNR: miu_dB
sigma_dB = 8;
Average_SNR_dB = Average_dB_SNR + sigma_dB.^2*log（10）/20; %average SNR in dB:10log_10（miu） = miu_dB + sigma_dB^2ln（10）/20   （2.46）
Average_SNR = 10.^（Average_SNR_dB/10）;
%（1） AWGN_Capacity
AWGN_Capacity = log2（1+Average_SNR）;
% flat fading Capacity
Shannon_Capacity_CSITR = zeros（size（Average_SNR_dB））;
Shannon_Capacity_CSIR = zeros（size（Average_SNR_dB））;
Maximum_Outage_Capcity = zeros（size（Average_SNR_dB））;
Zero_Outage_Capcity = zeros（size（Average_SNR_dB））;%for Rayleigh fading: Zero_Outage_Capcity = 0;

CSITR_gamma0 = zeros（size（Average_SNR_dB））;%Shannon_Capacity_CSITR: waterfilling cutoff fade depth
TCI_gamma0 = zeros（size（Average_SNR_dB））;%Maximum_Outage_Capcity: truncated channel inversion cutoff fade depth

%calculate CSITR_gamma0
pdfx = @（xmu_dBsigma_dB） 10/log（10）/sqrt（2*pi）./sigma_dB./x.*exp（-（10*log10（x）-mu_dB）.^2/2./sigma_dB^2）;
for index_snr0 = 1:length（Average_dB_SNR）
    mu_dB = Average_dB_SNR（index_snr0）;
    gamma0 = 1e-3;
    abserr = 1;
    while（abserr>1e-2）
        gamma0 = gamma0 + 1e-3;
        abserr = abs（1 - integral（@（x）（1/gamma0 - 1./x）.*pdfx（xmu_dBsigma_dB）gamma0Inf‘AbsTol‘1e-3‘RelTol‘1e-2））; % integral Introduced in R2012a        
    end
    CSITR_gamma0（index_snr0） = gamma0;
end
% search TCI_gamma0
for index_snr1 = 1:length（Average_SNR）
    Range_gamma0 = 1e-2:1:200;
    accuracy = 1;
    mu_dB = Average_dB_SNR（index_snr1）;
    while（accuracy >10^-2）
        accuracy = accuracy/10;
        E_gamma0 = zeros（size（Range_gamma0））;
        P1 = zeros（size（Range_gamma0））;% P（gamma >= gamma0 ）
        C_Pout = zeros（size（Range_gamma0））;
        for index_gamma = 1:length（Range_gamma0）
            gamma0 = Range_gamma0（index_gamma）;
            E_gamma0 = integral（@（x）1./x.*pdfx（xmu_dBsigma_dB）gamma0Inf‘AbsTol‘1e-3‘RelTol‘1e-2）;
            Pout = integral（@（x）pdfx（xmu_dBsigma_dB）0gamma0‘AbsTol‘1e-3‘RelTol‘1e-2）;
            C_Pout（index_gamma） = log2（1+1/E_gamma0）*（1-Pout）;
        end
        [C_Pout_max  index_gamma] = max（C_Pout）;
        snr1_gamma0 = Range_gamma0（index_gamma）;
        Range_gamma0 = max（Range_gamma0（index_gamma） - accuracy0）: accuracy/10 :Range_gamma0（index_gamma） + accuracy;      
    end
    TCI_gamma0（index_snr1） = snr1_gamma0;
    Maximum_Outage_Capcity（index_snr1） = C_Pout_max;
end
%simulation:  Shannon_Capacity_CSIRShannon_Capacity_CSITRZero_Outage_Capcity
E1 = zeros（size（Average_dB_SNR））;
for i = 1:Nsample
    gamma_i_dB = normrnd（Average_dB_SNRsigma_dB）;
    gamma_i = 10.^（gamma_i_dB/10）;
    Shannon_Capacity_CSIR = Shannon_Capacity_CSIR + log2（1+gamma_i）;
    S_gamma = zeros（size（Average_SNR_dB））;
    index = find（gamma_i >= CSITR_gamma0）;% P（gamma）/Average_P   （4.24）
    S_gamma（index） = 1./CSITR_gamma0（index） - 1./gamma_i（index）;
    Shannon_Capacity_CSITR = Shannon_Capacity_CSITR + log2（1+ gamma_i .* S

 属性            大小     日期    时间   名称
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     文件        3827  2018-04-10 17:27  matlab代码和运行结果\Log_normal_capacity.m
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     文件       23218  2018-04-10 18:35  matlab代码和运行结果\Matlab2017b运行结果图\Nakagami.fig
     文件       29308  2018-04-10 18:35  matlab代码和运行结果\Matlab2017b运行结果图\Nakagami.png
     文件       22753  2018-04-10 18:30  matlab代码和运行结果\Matlab2017b运行结果图\rayleigh.fig
     文件       26965  2018-04-10 18:30  matlab代码和运行结果\Matlab2017b运行结果图\rayleigh.png
     文件        3577  2018-04-10 18:28  matlab代码和运行结果\Nakagami_capacity.m
     文件        3342  2018-04-10 18:26  matlab代码和运行结果\Rayleigh_capacity.m
     文件      532205  2018-08-22 11:55  无线信道容量仿真实验.pdf