基于空間站環(huán)境的時(shí)間反演電磁通信信道特性及信道估計(jì)研究.pdf

1、時(shí)間反演（TR）技術(shù)能夠使電磁波在目標(biāo)點(diǎn)產(chǎn)生空間和時(shí)間的同步聚焦，且傳播環(huán)境中的多徑分量越多，信號(hào)的聚焦效果越好。空間站環(huán)境為典型的復(fù)雜多徑環(huán)境，多徑效應(yīng)所帶來(lái)的碼間干擾嚴(yán)重影響了無(wú)線通信的質(zhì)量與性能。因此，基于時(shí)間反演技術(shù)構(gòu)建的新型電磁通信系統(tǒng)非常適合應(yīng)用于空間站環(huán)境。為設(shè)計(jì)空間站環(huán)境中高速、穩(wěn)定的時(shí)間反演電磁通信系統(tǒng)，首先需要研究其信道特性，充分了解時(shí)間反演信號(hào)的傳播規(guī)律，為后續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供保障，而信道估計(jì)也是時(shí)間反演電磁系統(tǒng)中的

2、重要部分。因此，本文研究了空間站環(huán)境中時(shí)間反演電磁通信信道特性和信道估計(jì)的相關(guān)問題，研究工作主要包括以下三個(gè)部分：
　　第一：超寬帶（UWB）時(shí)間反演（TR-UWB）電磁系統(tǒng)信道特性及系統(tǒng)魯棒性的研究。分析了空間站環(huán)境中TR-UWB系統(tǒng)的路徑峰值功率增益和信道特性參數(shù)的變化情況。TR技術(shù)能夠很好地克服電磁波經(jīng)過兩個(gè)太空艙轉(zhuǎn)角處時(shí)的大幅信號(hào)衰減，同時(shí)在空間站各處都能保持比較好的 TR信道特性參數(shù)。通過分析相關(guān)系數(shù)和信道特性參數(shù)的變化

3、，研究發(fā)現(xiàn)接收端在小范圍移動(dòng)時(shí)具有較好的魯棒性。
　　第二：超寬帶時(shí)間反演多天線超分辨電磁系統(tǒng)信道特性的研究。通過分析亞波長(zhǎng)天線陣列信道特性，研究影響時(shí)間反演超分辨率聚焦效果的因素，為設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的亞波長(zhǎng)天線陣列提供幫助，可以提高空間站內(nèi)通信系統(tǒng)的容量和速率。研究發(fā)現(xiàn)時(shí)間反演鏡天線的數(shù)量、間距和刻蝕周期性微結(jié)構(gòu)等對(duì)聚焦效果均有所影響，其中亞波長(zhǎng)天線陣列的包絡(luò)相關(guān)系數(shù)和超分辨率聚焦有著非常緊密的聯(lián)系，根據(jù)天線陣列選擇合適的工作頻段

4、能夠顯著的提高超分辨率聚焦效果，也可以用于設(shè)計(jì)亞波長(zhǎng)天線陣列。
　　第三：正交頻分復(fù)用（OFDM）的時(shí)間反演電磁（TR-OFDM）系統(tǒng)中信道估計(jì)相關(guān)問題的研究。TR技術(shù)在OFDM系統(tǒng)中相當(dāng)于一個(gè)濾波器，通過利用 TR自適應(yīng)相位共軛補(bǔ)償特性來(lái)消除多徑信道引起的相位旋轉(zhuǎn)，濾波器的參數(shù)更新來(lái)源于信道估計(jì)的結(jié)果。研究分析了信道估計(jì)在普通多徑和復(fù)雜多徑兩種多徑環(huán)境下對(duì) TR-OFDM系統(tǒng)性能的影響，提出了一種基于TR技術(shù)的信道估計(jì)算法，可以