Файл:MIMO Capacity.png

импортировать  numpy  как  np из  numpy  импортировать  linalg  как  LA импортировать  предупреждения предупреждения . filterwarnings ( 'ignore' ) импортировать  matplotlib.pyplot  как  pltdef  waterpouring ( Mt ,  SNR_dB ,  H_chan ):  SNR  =  10 ** ( SNR_dB / ​​10 )  r  =  LA . matrix_rank ( H_chan )  H_sq  =  np . dot ( H_chan , np . matrix ( H_chan ,  dtype = complex ) . H )  лямбдасы  =  LA . eigvals ( H_sq )  лямбдасы  =  np . sort ( лямбдасы )[:: - 1 ]  p  =  1 ;  гаммы  =  np . zeros (( r , 1 ))  флаг  =  True  while  флаг  ==  True :  лямбдасы_r_p_1  =  лямбдасы [ 0 :( r - p + 1 )]  inv_лямбдасумма  =  np . сумма ( 1 / lambdas_r_p_1 )  mu  =  (  Mt  /  ( r  -  p  +  1 )  )  *  (  1  +  ( 1 / SNR )  *  inv_lambdas_sum )  для  idx ,  элемент  в  перечислении ( lambdas_r_p_1 ):  gammas [ idx ]  =  mu  -  ( Mt / ( SNR * элемент ))  если  gammas [ r - p ]  <  0 :  # из-за Python начинается с 0  gammas [ r - p ]  =  0  # из-за Python начинается с 0  p  =  p  +  1  else :  флаг  =  Ложь  res =  [  ] для  гаммы  в  гаммах :  res.append ( float ( gamma ) ) return np.array ( res )​​  def  openloop_capacity ( H_chan ,  SNR_dB ):  SNR  =  10 ** ( SNR_dB / ​​10 )  Mt  =  np . shape ( H_chan )[ 1 ]  H_sq  =  np . dot ( H_chan , np . matrix ( H_chan ,  dtype = complex ) . H )  лямбды  =  LA . eigvals ( H_sq )  лямбды  =  np . sort ( лямбды )[:: - 1 ]  c  =  0  для  eig  в  лямбдах :  c  =  c  +  np . log2 ( 1  +  SNR * eig / Mt )  return  np . real ( c )def  closedloop_capacity ( H_chan ,  SNR_dB ):  SNR  =  10 ** ( SNR_dB / ​​10 )  Mt  =  np . shape ( H_chan )[ 1 ]  H_sq  =  np . dot ( H_chan , np . matrix ( H_chan ,  dtype = complex ) . H )  lambdas  =  LA . eigvals ( H_sq )  lambdas  =  np . real ( np . sort ( lambdas ))[:: - 1 ]  c  =  0  gammas  =  waterpouring ( Mt ,  SNR_dB ,  H_chan )  для  idx ,  элемент  в  enumerate ( lambdas ):  c  =  c  +  np . log2 ( 1 +  SNR * item * gammas [ idx ] / Mt )  return  np . real ( c )Mr  =  4 Mt  =  4 counter  =  1000 SNR_dBs  =  [ i  для  i  в  диапазоне ( 1 ,  21 ) ] C_open  =  np.empty (( len ( SNR_dBs ) , counter ) ) C_closed = np.empty ( ( len ( SNR_dBs ), counter ))    для  c  в  диапазоне ( counter ) :  H_chan  =  ( np.random.randn ( Mr , Mt ) + 1 j * np.random.randn ( Mr , Mt ) ) / np.sqrt ( 2 ) для idx , SNR_dB в enumerate ( SNR_dBs ) : C_open [ idx , c ] = openloop_capacity ( H_chan , SNR_dB ) C_closed [ idx , c ] = closedloop_capacity ( H_chan , SNR_dB )​​​​​​​                   C_open_erg  =  np.среднее ( C_open , ось = 1 ) C_closed_erg = np.среднее ( C_closed , ось = 1 )​​​​    fig  =  plt.figure ( figsize = ( 10,5 ) , dpi = 300 ) plt.plot ( SNR_dBs , C_open_erg , label = 'Канал неизвестен (CU)' ) plt.plot ( SNR_dBs , C_closed_erg , label = 'Канал известен (CK)' ) plt.title ( " Эргодическая емкость " ) plt.xlabel ( ' SNR ( дБ )' ) plt.ylabel ( ' Емкость ( бит / с / Гц) ' ) plt.legend ( ) plt.grid ( ) plt.savefig ( ' MIMO_Capacity.png ' )