【大规模 MIMO 检测】基于ADMM的大型MU-MIMO无穷大范数检测研究(Matlab代码实现)

本文涉及的产品
文本翻译,文本翻译 100万字符
文档翻译,文档翻译 1千页
语种识别,语种识别 100万字符
简介: 【大规模 MIMO 检测】基于ADMM的大型MU-MIMO无穷大范数检测研究(Matlab代码实现)

✅作者简介:热爱科研的Matlab仿真开发者,修心和技术同步精进,matlab项目合作可私信。

🍎个人主页:Matlab科研工作室

🍊个人信条:格物致知。

更多Matlab完整代码及仿真定制内容点击👇

智能优化算法       神经网络预测       雷达通信      无线传感器        电力系统

信号处理              图像处理               路径规划       元胞自动机        无人机

🔥 内容介绍

在当今的通信领域中,多用户多输入多输出(MU-MIMO)系统已经成为无线通信网络中的重要组成部分。MU-MIMO技术的出现,使得基站能够同时与多个用户进行通信,从而显著提高了系统的容量和性能。然而,MU-MIMO系统中的无穷大范数检测问题一直是一个具有挑战性的研究方向。

无穷大范数检测是指在MU-MIMO系统中,通过接收到的信号来估计发送信号的无穷大范数。由于MU-MIMO系统中存在多个用户和多个天线,无穷大范数检测问题变得非常复杂。为了解决这个问题,研究者们提出了许多不同的方法和算法。

其中一种被广泛应用的方法是基于交替方向乘子法(ADMM)的无穷大范数检测算法。ADMM是一种迭代算法,通过将原始问题分解为几个子问题来求解。在MU-MIMO系统中,ADMM算法可以将无穷大范数检测问题转化为一个带有约束的凸优化问题,然后通过迭代求解该问题来得到最优解。

ADMM算法的优势在于它具有较好的收敛性和适应性。它可以有效地解决MU-MIMO系统中的无穷大范数检测问题,并且在实际应用中具有较高的性能。此外,ADMM算法还可以与其他优化算法相结合,进一步提高检测性能。

然而,尽管ADMM算法在无穷大范数检测问题中具有很大的潜力,但仍然存在一些挑战和限制。其中一个挑战是算法的复杂性和计算开销。由于MU-MIMO系统中的天线和用户数量通常很大,ADMM算法需要处理大规模的优化问题,这将导致计算复杂度的增加。另外,ADMM算法的收敛速度也可能受到系统参数和信道条件的影响

📣 部分代码

disp('using default simulation settings and parameters...')        % set default simulation parameters    par.suffix = 'exp'; % simulation name suffix: 'exp' experimental    par.runId = 0; % simulation ID (used to reproduce results)    par.MR = 64; % receive antennas    par.MT = 16; % user terminals (set not larger than MR!)    par.mod = '64QAM'; % modulation type: 'BPSK','QPSK','16QAM','64QAM'    par.simName = ['ERR_' num2str(par.MR) 'x' num2str(par.MT) '_' par.mod '_' par.suffix] ;  % simulation name (used for saving results)    par.trials = 100; % number of Monte-Carlo trials (transmissions)    par.SNRdB_list = 10:2:20; % list of SNR [dB] values to be simulated    par.detector = {'Conjugate-Gradient','Neumann','Gauss-Seidel','OCDBOX','ADMIN'}; % define detector(s) to be simulated    % algorithm specific    par.alg.maxiter = 3;else        disp('use custom simulation settings and parameters...')    par = varargin{1}; % only argument is par structure    end% -- initialization% use runId random seed (enables reproducibility)%   rng(par.runId);% set up Gray-mapped constellation alphabet (according to IEEE 802.11)switch (par.mod)    case 'BPSK'        par.symbols = [ -1 1 ];    case 'QPSK'        par.symbols = [ -1-1i,-1+1i, ...            +1-1i,+1+1i ];    case '16QAM'        par.symbols = [ -3-3i,-3-1i,-3+3i,-3+1i, ...            -1-3i,-1-1i,-1+3i,-1+1i, ...            +3-3i,+3-1i,+3+3i,+3+1i, ...            +1-3i,+1-1i,+1+3i,+1+1i ];    case '64QAM'        par.symbols = [ -7-7i,-7-5i,-7-1i,-7-3i,-7+7i,-7+5i,-7+1i,-7+3i, ...            -5-7i,-5-5i,-5-1i,-5-3i,-5+7i,-5+5i,-5+1i,-5+3i, ...            -1-7i,-1-5i,-1-1i,-1-3i,-1+7i,-1+5i,-1+1i,-1+3i, ...            -3-7i,-3-5i,-3-1i,-3-3i,-3+7i,-3+5i,-3+1i,-3+3i, ...            +7-7i,+7-5i,+7-1i,+7-3i,+7+7i,+7+5i,+7+1i,+7+3i, ...            +5-7i,+5-5i,+5-1i,+5-3i,+5+7i,+5+5i,+5+1i,+5+3i, ...            +1-7i,+1-5i,+1-1i,+1-3i,+1+7i,+1+5i,+1+1i,+1+3i, ...            +3-7i,+3-5i,+3-1i,+3-3i,+3+7i,+3+5i,+3+1i,+3+3i ];        end% extract average symbol energypar.Es = mean(abs(par.symbols).^2);% precompute bit labelspar.Q = log2(length(par.symbols)); % number of bits per symbolpar.bits = de2bi(0:length(par.symbols)-1,par.Q,'left-msb');% track simulation timetime_elapsed = 0;% -- start simulation% initialize result arrays (detector x SNR)res.VER = zeros(length(par.detector),length(par.SNRdB_list)); % vector error rateres.SER = zeros(length(par.detector),length(par.SNRdB_list)); % symbol error rateres.BER = zeros(length(par.detector),length(par.SNRdB_list)); % bit error rate% generate random bit stream (antenna x bit x trial)bits = randi([0 1],par.MT,par.Q,par.trials);% trials loopticfor t=1:par.trials        % generate transmit symbol    idx = bi2de(bits(:,:,t),'left-msb')+1;    s = par.symbols(idx).';        % generate iid Gaussian channel matrix & noise vector    n = sqrt(0.5)*(randn(par.MR,1)+1i*randn(par.MR,1));    H = sqrt(0.5)*(randn(par.MR,par.MT)+1i*randn(par.MR,par.MT));        % transmit over noiseless channel (will be used later)    x = H*s;        % SNR loop    for k=1:length(par.SNRdB_list)        % Current SNR point in dBs        SNR_dB = par.SNRdB_list(k);        % Linear SNR        SNR_lin = 10.^(SNR_dB./10);                % Variance of complex noise per receive antenna        N0 = par.Es*par.MT/SNR_lin;                % transmit data over noisy channel        y = x+sqrt(N0)*n;                % algorithm loop        for d=1:length(par.detector)            switch (par.detector{d}) % select algorithms                case 'MF' % Matched Filter                    [idxhat,bithat] = MF(par,H,y,N0);                case 'MMSE' % MMSE detector                    [idxhat,bithat] = MMSE(par,H,y,N0);                case 'SIMO' % SIMO lower bound                    [idxhat,bithat] = SIMO(par,H,y,N0,s);                case 'ADMIN' % ADMM-based Infinity Norm detector                    [idxhat,bithat] = ADMIN(par,H,y,N0);                case 'OCDBOX' % co-ordinate descent (optimized) detector                    [idxhat,bithat] = OCDBOX(par,H,y);                case 'Neumann' % coordinate descent                    [idxhat,bithat] = Neumann(par,H,y,N0);                case 'Gauss-Seidel' % Gauss-Seidel detector                    [idxhat,bithat] = Gauss_Seidel(par,H,y,N0);                case 'Conjugate-Gradient' % conjugate gradient detector                    [idxhat,bithat] = CG(par,H,y,N0);                otherwise                    error('par.detector type not defined.')            end                        % -- compute error metrics            err = (idx~=idxhat);            res.VER(d,k) = res.VER(d,k) + any(err);            res.SER(d,k) = res.SER(d,k) + sum(err)/par.MT;            res.BER(d,k) = res.BER(d,k) + sum(sum(bits(:,:,t)~=bithat))/(par.MT*par.Q);                    end % algorithm loop            end % SNR loop        % keep track of simulation time    if toc>10        time=toc;        time_elapsed = time_elapsed + time;        fprintf('estimated remaining simulation time: %3.0f min.\n',time_elapsed*(par.trials/t-1)/60);        tic    end    end % trials loop

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

S. Shahabddin, M. Juntti and C. Studer, "ADMM-based infinity-norm detector for large-scale MIMO", IEEE International symposium of circuits and systems, Maryland, USA, May 2017.

🎈 部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除
🎁  关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料

👇  私信完整代码和数据获取及论文数模仿真定制

1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、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、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

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合




相关文章
|
1月前
|
算法 5G 数据安全/隐私保护
大规模MIMO通信系统信道估计matlab性能仿真,对比LS,OMP,MOMP以及CoSaMP
本文介绍了大规模MIMO系统中的信道估计方法,包括最小二乘法(LS)、正交匹配追踪(OMP)、多正交匹配追踪(MOMP)和压缩感知算法CoSaMP。展示了MATLAB 2022a仿真的结果,验证了不同算法在信道估计中的表现。最小二乘法适用于非稀疏信道,而OMP、MOMP和CoSaMP更适合稀疏信道。MATLAB核心程序实现了这些算法并进行了性能对比。以下是部分
186 84
|
2天前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于MSER和HOG特征提取的SVM交通标志检测和识别算法matlab仿真
### 算法简介 1. **算法运行效果图预览**:展示算法效果,完整程序运行后无水印。 2. **算法运行软件版本**:Matlab 2017b。 3. **部分核心程序**:完整版代码包含中文注释及操作步骤视频。 4. **算法理论概述**: - **MSER**:用于检测显著区域,提取图像中稳定区域,适用于光照变化下的交通标志检测。 - **HOG特征提取**:通过计算图像小区域的梯度直方图捕捉局部纹理信息,用于物体检测。 - **SVM**:寻找最大化间隔的超平面以分类样本。 整个算法流程图见下图。
|
4天前
|
数据采集 算法 5G
基于稀疏CoSaMP算法的大规模MIMO信道估计matlab性能仿真,对比LS,OMP,MOMP,CoSaMP
该研究采用MATLAB 2022a仿真大规模MIMO系统中的信道估计,利用压缩感知技术克服传统方法的高开销问题。在稀疏信号恢复理论基础上,通过CoSaMP等算法实现高效信道估计。核心程序对比了LS、OMP、NOMP及CoSaMP等多种算法的均方误差(MSE),验证其在不同信噪比下的性能。仿真结果显示,稀疏CoSaMP表现优异。
15 2
|
1月前
|
监控 算法 数据安全/隐私保护
基于视觉工具箱和背景差法的行人检测,行走轨迹跟踪,人员行走习惯统计matlab仿真
该算法基于Matlab 2022a,利用视觉工具箱和背景差法实现行人检测与轨迹跟踪,通过构建背景模型(如GMM),对比当前帧与模型差异,识别运动物体并统计行走习惯,包括轨迹、速度及停留时间等特征。演示三维图中幅度越大代表更常走的路线。完整代码含中文注释及操作视频。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 监控 算法
基于深度学习网络的人员行为视频检测系统matlab仿真,带GUI界面
本仿真展示了基于GoogLeNet的人员行为检测系统在Matlab 2022a上的实现效果,无水印。GoogLeNet采用创新的Inception模块,高效地提取视频中人员行为特征并进行分类。核心程序循环读取视频帧,每十帧执行一次分类,最终输出最频繁的行为类别如“乐队”、“乒乓球”等。此技术适用于智能监控等多个领域。
56 4
|
2月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 算法
基于深度学习网络的USB摄像头实时视频采集与火焰检测matlab仿真
本项目使用MATLAB2022a实现基于YOLOv2的火焰检测系统。通过USB摄像头捕捉火焰视频,系统实时识别并标出火焰位置。核心流程包括:视频采集、火焰检测及数据预处理(图像标准化与增强)。YOLOv2模型经特定火焰数据集训练,能快速准确地识别火焰。系统含详细中文注释与操作指南,助力快速上手。
|
2月前
|
存储 Serverless
【matlab】matlab实现倒谱法基音频率检测和共振峰检测(源码+音频文件)【独一无二】
【matlab】matlab实现倒谱法基音频率检测和共振峰检测(源码+音频文件)【独一无二】
|
2月前
|
算法
基于IEEE802.11g标准的OFDM信号帧检测matlab仿真
此项目旨在应对无线信号识别挑战,利用MATLAB/Simulink开发IEEE 802.11g OFDM信号识别算法。通过对标准的深入研究,设计并计算PLCP前导码数据,采用信号相关性进行信号鉴定。项目构建了完整的发射机模型,在AWGN信道下评估性能。通过生成特定的短训和长训序列,实现帧头检测,并模拟真实信号传输。测试使用MATLAB 2022a版本,展示了信号生成与识别的关键步骤及结果。
|
3月前
|
监控
基于偏微分方程离散化计算的地下换热器建模与温度检测matlab仿真
**摘要:** 探索地下换热器的建模与温度检测,使用MATLAB2022a进行系统仿真,关注传热过程的热传导、对流和辐射。通过离散化偏微分方程建立数值模型,模拟温度场,考虑地质特性和水流影响。建模以网格单元描述温度变化,采用热电偶、红外和光纤测温技术验证模型并监控温度,各具优缺点。光纤测温法提供高精度和抗干扰的分布式监测。
|
4月前
|
机器学习/深度学习 算法 计算机视觉
基于深度学习网络的USB摄像头实时视频采集与人脸检测matlab仿真
**摘要 (Markdown格式):** ```markdown - 📹 使用USB摄像头(Tttttttttttttt666)实时视频检测,展示基于YOLOv2在MATLAB2022a的实施效果: ``` Tttttttttttttt1111111111------------5555555555 ``` - 📺 程序核心利用MATLAB视频采集配置及工具箱(Dddddddddddddd),实现图像采集与人脸定位。 - 🧠 YOLOv2算法概览:通过S×S网格预测边界框(B个/网格),含坐标、类别概率和置信度,高效检测人脸。

热门文章

最新文章