基于電磁時(shí)間反演的高分辨率成像與自適應(yīng)無線傳輸研究.pdf

1、本文研究了基于電磁時(shí)間反演技術(shù)的高分辨率雷達(dá)成像方法和自適應(yīng)超寬帶無線傳輸方案。一方面，針對復(fù)雜環(huán)境下雷達(dá)成像系統(tǒng)所要求的遠(yuǎn)作用距離、高靈敏度、高分辨率和高穩(wěn)定性等重要性能指標(biāo)，深入研究了電磁時(shí)間反演算子分解（DORT，法語縮寫）成像方法和傳輸模式的時(shí)間反演多信號分類（TR-MUSIC）成像方法。另一方面，考慮到大容量、高數(shù)據(jù)率、強(qiáng)自適應(yīng)能力的無線通信系統(tǒng)的發(fā)展需求，本文提出了兩種基于電磁時(shí)間反演技術(shù)的自適應(yīng)超寬帶無線傳輸方案，分別是時(shí)

2、間反演SISO/MISO脈沖超寬帶傳輸方案和后置時(shí)間反演MIMO超寬帶傳輸方案。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴對電磁DORT算法進(jìn)行了進(jìn)一步深入研究，對其在電磁探測和成像問題中的全波矢量理論和應(yīng)用模型進(jìn)行了研究和討論。論證了DORT在實(shí)現(xiàn)高效選擇性目標(biāo)定位和高分辨率成像方面的優(yōu)勢。顯示其在地下目標(biāo)探測、穿墻雷達(dá)成像、醫(yī)療檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。隨后，論文將該算法擴(kuò)展到多頻點(diǎn)和寬帶情形，提出寬帶電磁DORT成像技術(shù)。由于寬帶系統(tǒng)能捕捉

3、到目標(biāo)對不同頻率的不同響應(yīng)，因此可以更精確、更全面地探測、定位和成像目標(biāo)。
　　 ⑵提出了傳輸模式的電磁TR-MUSIC成像方法。對存在多散射的模型進(jìn)行了全波分析，并詳細(xì)討論了其特征值系統(tǒng)和偽譜定義。該算法相對于DORT的優(yōu)勢在于其成像分辨率顯著提高，可以探測間距小于一個(gè)波長的多目標(biāo)。與回波模式的TR-MUSIC算法相比，該傳輸模式方法由于等效陣列孔徑的增大進(jìn)一步提高了成像分辨率，擴(kuò)大了成像區(qū)域有效范圍，解決了回波模式下陣列平面

4、法線方向上重疊的多目標(biāo)分辨困難的問題。
　　 ⑶基于時(shí)間反演技術(shù)的超寬帶脈沖SISO/MISO通信方案在本文提出并用于提高接收端信噪比。由于基于時(shí)間反演的傳輸方案的接收端不需要采用Rake接收機(jī)，明顯簡化了接收機(jī)結(jié)構(gòu)。在該方案的基礎(chǔ)上，本文分析了時(shí)間反演脈沖信號的功率優(yōu)化問題，提出了補(bǔ)償系數(shù)提取的一種有效方法。然后，進(jìn)一步驗(yàn)證了功率補(bǔ)償后的時(shí)間反演通信系統(tǒng)在滿足美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）規(guī)定的輻射要求的同時(shí)，仍能保證其相對于傳

5、統(tǒng)超寬帶脈沖通信的性能優(yōu)勢。這對實(shí)際工程中的電磁兼容設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　 ⑷提出了一種后置時(shí)間反演MIMO超寬帶無線傳輸方案。得益于時(shí)間反演技術(shù)的空時(shí)聚焦特性，該方案的理論分析和數(shù)值實(shí)驗(yàn)都顯示了它在有效利用復(fù)雜環(huán)境下的多徑效應(yīng)、獲取高信噪比方面的顯著優(yōu)勢。同時(shí)，基于確定信道模型的通信系統(tǒng)分析顯示，該方案的抗信道估計(jì)誤差的魯棒性明顯提高。這證實(shí)了時(shí)間反演技術(shù)的引入有利于低誤碼率、高傳輸速率、高抗信道估計(jì)誤差和抗多徑效應(yīng)的無線傳