5G時(shí)代的到來,給無線通信系統(tǒng)帶來了更嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn),但有限的頻譜資源極大地限制了通信技術(shù)的發(fā)展。為此,本文從場的角度出發(fā),提出了一種基于時(shí)間反演的三維（Three Dimensional,3D）空間多點(diǎn)聚焦的無線通信方法。研究了基于時(shí)間反演電磁波的“空-時(shí)聚焦”特性抵抗多徑衰落,提高通信系統(tǒng)的可靠性。利用時(shí)間反演信號在三維空間位置格點(diǎn)形成的聚焦點(diǎn)攜帶信息,使得系統(tǒng)在保持恒定帶寬的情況下,僅以增加聚焦點(diǎn)的數(shù)量增加單位時(shí)隙內(nèi)同時(shí)并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。充分利用了空域資源,提高了空間頻譜復(fù)用率,增大了通信容量,滿足了現(xiàn)存通信系統(tǒng)多接入設(shè)備、高速率、高質(zhì)量、高頻譜利用率通信的需求,同時(shí)也為6G等未來無線通信提供新的技術(shù)支撐。具體研究內(nèi)容如下:首先,分析了聚焦無線通信基于時(shí)間反演的空時(shí)點(diǎn)聚焦的可實(shí)現(xiàn)性,并理論驗(yàn)證了時(shí)間反演技術(shù)在抵抗多徑時(shí)延和降低傳輸信號能量衰落方面所具備的優(yōu)勢。鑒于以上特性,本文確定了基于時(shí)間反演的3D空間多點(diǎn)聚焦的無線通信研究方案。通過對空間多點(diǎn)聚焦無線通信容量的演算,發(fā)展出了以增多聚焦點(diǎn)增大通信容量的新思路。其次,基于空間點(diǎn)聚焦無線通信技術(shù)的基本原理,結(jié)合應(yīng)用場景的信道特性,設(shè)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

智能工廠場景圖

疊的,這樣便減小了子載波間的相互干擾,大大提高了頻譜利用率[27]。如圖1-2為OFDM的通信系統(tǒng)框架，為減小碼間干擾和數(shù)據(jù)塊間干擾，需在發(fā)射機(jī)處對編碼后的數(shù)據(jù)加循環(huán)前綴作為碼間間隔，且碼間間隔符號長度需大于信道時(shí)延擴(kuò)展，在接收端進(jìn)行信道均衡與補(bǔ)償，并將均衡后的數(shù)據(jù)去循環(huán)前綴[28]。由于循環(huán)前綴不攜帶信息，從而導(dǎo)致系統(tǒng)帶寬浪費(fèi)。盡管OFDM技術(shù)廣泛應(yīng)用于認(rèn)知無線電和4G網(wǎng)絡(luò)等[29,30]，其自身也有無法克服的缺陷，如存在計(jì)算復(fù)雜度高，能耗大等問題，不適用于小功率無線通信系統(tǒng)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)和萬物互聯(lián)網(wǎng)等。圖1-2OFDM通信系統(tǒng)框架以上時(shí)域和頻域信號處理技術(shù)在頻譜利用率上均存在一定不足之處，為進(jìn)一步研究提升無線通信性能的有效方案，學(xué)者們將研究方向轉(zhuǎn)向了空間調(diào)制，以便實(shí)現(xiàn)對空域資源的合理利用。2008年，文獻(xiàn)[31]提出一種新型的用于數(shù)字無線通信系統(tǒng)的方案，即空間調(diào)制(SpatialModulation,SM)技術(shù)，空間調(diào)制是多天線傳輸技術(shù)的一種新型應(yīng)用形式，不同于傳統(tǒng)的多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制(MultiplePhaseShiftKeying,MPSK)、多進(jìn)制正交幅度調(diào)制(MultipleQuadratureAmplitude

3所示，為MIMO的空間分集技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)�？臻g分集技術(shù)通過構(gòu)造多條獨(dú)立通道抵抗多徑信道中的多徑衰落，通過每個(gè)通道對數(shù)據(jù)重復(fù)傳輸以降低誤碼率，但這樣無疑會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸速率降低�？臻g復(fù)用技術(shù)在發(fā)射端將數(shù)據(jù)流分為多個(gè)子數(shù)據(jù)流，通過多個(gè)子通道并行傳輸，提高了系統(tǒng)容量和傳輸速率，但在接收端需要復(fù)雜的解調(diào)算法對接收信號進(jìn)行解調(diào)，而且這種方式的通信可靠性較低[33-36]。此外，大規(guī)模MIMO也帶來了一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，例如硬件的高度復(fù)雜性、高功耗、空間頻譜復(fù)用率低、部署大量天線的高成本、天線耦合效應(yīng)等[37]。圖1-3MIMO技術(shù)。(a)空間分集技術(shù)；(b)空間復(fù)用技術(shù)如2010年，石鑫等在文獻(xiàn)“無線MIMO-OFDM通信系統(tǒng)原理及其關(guān)鍵技術(shù)[38]”中提出的MIMO-OFDM通信技術(shù)，利用波束成形技術(shù)，在空間形成窄波束，實(shí)現(xiàn)了有限頻譜的空間資源利用，但編碼解碼復(fù)雜，系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)。并且窄波束屬于扇形波束，占據(jù)非常大的空間資源，也就是說空間資源利用效率不高，難以進(jìn)一步提升空間資源的利用效率。2018年，文獻(xiàn)[39]提出了一種新型的寬帶波形形成系統(tǒng)，通過將多徑信道中的每個(gè)多徑分量視為虛擬天線，并對信息進(jìn)行一致的加權(quán)和組合，利用空間分集增益和空間復(fù)用增益提供高數(shù)據(jù)傳輸率。該技術(shù)有效減少了發(fā)射天線的數(shù)量，降低了天線之間的耦合效應(yīng)，但該技術(shù)需要對波形進(jìn)行優(yōu)化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]5G技術(shù)為智能化社會(huì)提供發(fā)展機(jī)遇[J]. 孫柏林.  自動(dòng)化博覽. 2019(11)
[2]物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 王東升.  通訊世界. 2019(04)
[3]5G無線通信技術(shù)概念及相關(guān)應(yīng)用的思考[J]. 王濤.  中國新通信. 2018(07)
[4]無線MIMO-OFDM通信系統(tǒng)原理及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 石鑫,李昊.  國外電子測量技術(shù). 2010(02)

博士論文
[1]基于時(shí)間反演的無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊瑜.電子科技大學(xué) 2018
[2]認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中安全合作機(jī)制的研究[D]. 李宏娟.大連理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]艙體環(huán)境下SDR-TR-MIMO無線通信系統(tǒng)建模與實(shí)現(xiàn)[D]. 韓爍.電子科技大學(xué) 2019
[2]OFDM系統(tǒng)中窄帶干擾抑制方法研究[D]. 馬千里.中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院 2019
[3]基于時(shí)間反演聚焦機(jī)制的無線驅(qū)動(dòng)LED方法及技術(shù)[D]. 李濤.電子科技大學(xué) 2018
[4]基于時(shí)間均衡的認(rèn)知通信系統(tǒng)資源管理與分配[D]. 郭宗煥.西安電子科技大學(xué) 2015
[5]基于認(rèn)知無線電的協(xié)作頻譜感知技術(shù)研究[D]. 黃威.武漢理工大學(xué) 2010



本文編號：3121086