一种基于时间反转法的超宽带通信系统

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基于TR技术的超宽带无线通信技术的开题报告

基于TR技术的超宽带无线通信技术的开题报告一、选题背景随着物联网、智能家居等高科技应用的快速发展，无线通信技术逐渐成为人们生活不可或缺的一部分，而超宽带技术（Ultra-Wideband，UWB）被认为是未来无线通信的主流技术之一。

相比传统无线通信技术，UWB技术具有传输速率高、抗干扰性强、隐蔽性好等优点，被广泛应用于高速数据传输、室内定位、短距离传感等领域。

传统UWB技术主要采用Baseband Processing来消除多径干扰，但这种方法对硬件要求较高，在实际应用中存在较多挑战。

故而新型TR技术（Time Reversal）引起了人们的关注。

TR技术基于多径信号的自适应反转，即首先发送一个信号，然后穿过信道之后被接收到，并且信道的时间反演得到的反射信号也会传回到发射端。

TR技术将这个反射信号反转成相位反转的信号，从而消除了传输中的多径干扰和噪声，提高了UWB通信的传输性能。

因此本文拟对基于TR技术的超宽带无线通信技术进行研究，旨在探索TR技术在UWB系统中的优化应用，深入分析其传输特性及其应用前景，并提出适合该技术的噪声消除和信道估计算法，为UWB通信在物联网、智能家居等领域的广泛应用提供技术支撑。

二、研究内容1. TR技术原理及其在UWB通信中的优化应用2. TR技术下的UWB通信信道模型与建模方法3. 基于TR技术的UWB通信系统的信道估计算法4. 基于TR技术的UWB通信系统的噪声消除算法5. 基于TR技术的UWB通信系统的仿真验证三、研究方案及进度安排1. 文献综述：2021年5月-2021年7月阅读相关文献，了解当前超宽带无线通信技术发展现状，研究TR技术在UWB通信系统中的优化应用，并综合分析此类相关文献的研究现状、存在的问题。

2. 技术设计与方案制定：2021年7月-2021年8月在综合分析的基础上，设计基于TR技术的UWB通信系统，拟定系统框架、信道估计算法、噪声消除算法方案。

基于时问反演的超宽带无线通信系统研究

【要】针对室内复杂环境的多径传播特性会严重影响通信性能，摘引入一种具有时空聚焦特性的时间反演技术。这一技术利用信道信息，信道本身形成空间和时间的滤波器，使对发射信号在发射端进行预滤波，从而实现自适应处理。仿真结果表明，在
ＦＣ对ＵＣＷＢ信号定义为：ＷＢ信号的带宽应不小Ｕ于５０Ｍｚ或其相对带宽大于２％。ＦＣ同时规定０Ｈ，０Ｃ
ＵＷＢ通信室内频谱范围为３１１．Ｇｚ有效各向同性．～０６Ｈ，辐射功率不得超过一１Ｂ／ｚＷＢ４．ｄｍＭＨ。Ｕ可使用的室内３频谱为３１１．Ｇｚ可以对该频段划分为多个子频谱．～０６Ｈ，进行使用。
间干扰等问题，而影响通信性能。从时间反演（ｉｅｅｓｌＴ来源于光共轭技术，Ｔｍｅｖｒａ，Ｒ）Ｒ并在水下超声主被动目标定位得到很好的发展。近十年来，Ｒ技术在电磁及通信领域也得到了重视和研究。由Ｔ于ＴＲ技术具有很好的时空聚焦特性，以克服在复杂无可
ｌ
ｍｓ∞Ｊ】ｇ】ｍｆｒｃｗｌｇ１ｅｅｎ
ｌ传输与援收
文章编号：０２８９（０）１００ — ５１０ — ６２２１２ — １００１
基于时问反演的超宽带无线通信系统研究
汪钰凯，陈国平，田增山
（重庆邮电大学严重情况下，可有效降低误码率。
【关键词】超宽带；时间反演；信道均衡；率误码【中图分类号】Ｔ９４Ｎ１【文献标识码】Ａ

基于反转镜技术的超宽带通信模型分析

（重庆邮电大学移动通信工程研究中心，重庆４０６）００５
摘
要：由于超宽带系统的发射功率受到了严格的限制，因此这种系统的中心问题是通过多径
传播有效地接收发射机发射的信号。对点到点无线通信来说，应把注意力放在能够有效地消除由于频率选择性衰落带来的码间干扰（Ｓ）ＩＩ。根据通信中的时间反转镜技术运用在多入单出
Ａｎｌｚｎｈｍｐｏｅｏｅｆｕｔａｄｂｎｏｍｕｉａｉｎａｙｉｇｔｅｉｒｖｄｍｄｌｏｌｒｗｉｅａｄｃｍｎｃｔｏ
ｂｓｄｏｉｅｒｖｒａｅｈｉｕａｅｎｔｍｅｅｓｌｔｃｎｑｅ
ＡｓａｔＵｔ．ｉｂｎ（ＷＢ）ｃｍｕｉｔｎｒｓｉｉｏｅｓｌｉｄｓｉｌ．Ｓ，ｔｅｔｂｔｃ：ｌａｗｄａｄＵｒｒｅｏｍｎｃｉ ’ｔｎｍｔｎｐｗｒｉｉｔｔｃｙｏｈｃｎｅａｏａｔｇｍｅｒｔｅｒ
ａｐｙｇｔｍｖｒ（Ｒｎｍｌｐｅｎｕｓｇｔｕ（Ｓｓｓｍ．ｅａｚｄｔｅｉｒｅｐｌｎｅｔｅｒｅｓＩ）ｉｕｔｌｉｔｉｌｏｐｔＭＩ／ｈｉｅａｌｉｐｎｅｕＯ）ｙｔｅＴｎｉａｌｅｓｅｓｈｔｙｈｄｃｔｎ
ｉｔｅｅｃＩＩ；ｉｐｌｅｎｅ（ｎｅｒｎｅ（Ｓ）ｍｕｅｒｓｓｍ）ｆｒｓｏｐ

全通均衡的时间反演超宽带无线通信方法[发明专利]

专利名称：全通均衡的时间反演超宽带无线通信方法专利类型：发明专利
发明人：赵德双,王秉中,张益
申请号：CN200810044614.4
申请日：20080603
公开号：CN101309241A
公开日：
20081119
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供全通均衡的时间反演超宽带无线通信方法，用以抑制UWB无线通信系统中的相干多径效应，提高通信系统的传输性能，属于无线通信技术领域。

首先测量无线信道的冲击响应H(ω)＝|H(ω)|·e，然后分别构造无线信道的全通均衡因子H(ω)＝1/|H(ω)|和无线信道的时间反演因子
H(ω)＝|H(ω)|·e，最后利用全通均衡因子H(ω)和时间反演因子H(ω)，对无线信道进行全通均衡的时间反演处理，使得经全通均衡的时间反演处理后的无线信道的传输函数H′(ω)＝H(ω)·H(ω)·H(ω)＝1。

本发明采用全通均衡因子H(ω)＝1/|H(ω)|对时间反演的无线信道进行全通均衡，使得经全通均衡的时间反演处理后的无线信道可等效为一个全通信道，消除了超宽带无线信道中相干多径(即频率选择性衰落)效应。

本发明操作简单、运算量小，可应用于不同通信体制的无线通信系统。

申请人：电子科技大学
地址：610054 四川省成都市建设北路二段4号
国籍：CN
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《超宽带通信系统中跳时序列的研究》范文

《超宽带通信系统中跳时序列的研究》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，无线通信技术已成为现代社会不可或缺的一部分。

在众多无线通信技术中，超宽带（UWB）通信系统因其高速率、低功耗和短距离传输等优势，得到了广泛关注和应用。

而跳时序列作为超宽带通信系统中的关键技术之一，对于提高系统性能、保障通信安全具有重要意义。

本文将对超宽带通信系统中跳时序列的相关内容进行深入研究和分析。

二、超宽带通信系统概述超宽带通信系统是一种无线通信技术，其工作原理基于脉冲无线电技术。

该系统具有高速率、低功耗、短距离传输等优点，可广泛应用于智能家居、物联网、人体通信等领域。

在超宽带通信系统中，跳时序列作为扩频技术的一种，通过在时间上扩展信号带宽，提高系统的抗干扰能力和传输可靠性。

三、跳时序列的基本原理跳时序列是一种扩频技术，其基本原理是在发送端将信息数据进行编码和调制，生成一个特殊的序列，然后在时间上以特定的方式进行跳变传输。

在接收端，通过与发送端相同的跳时序列进行解调和解码，恢复原始信息数据。

跳时序列的跳变规律和序列设计对超宽带通信系统的性能具有重要影响。

四、跳时序列的设计与优化（一）设计方法跳时序列的设计主要包括序列生成和跳变规律设计两个方面。

常用的序列生成方法包括线性反馈移位寄存器（LFSR）法、混沌序列法等。

跳变规律的设计则需要根据系统需求和信道特性进行优化设计，以提高系统的抗干扰能力和传输可靠性。

（二）优化方法为了进一步提高跳时序列的性能，可以采取多种优化方法，如优化序列生成算法、改进跳变规律等。

此外，还可以通过联合优化发送端和接收端的跳时序列，提高系统的整体性能。

五、跳时序列在超宽带通信系统中的应用（一）提高传输速率通过使用跳时序列，可以在时间上扩展信号带宽，从而提高超宽带通信系统的传输速率。

此外，通过优化跳时序列的设计和算法，可以进一步提高系统的传输效率。

（二）提高抗干扰能力由于跳时序列具有特殊的跳变规律和扩频特性，可以有效抵抗信道中的干扰和噪声，提高系统的抗干扰能力。

一种基于时间反转法的超宽带通信系统

一种基于时间反转法的超宽带通信系统
张朝霞;段跃兴;赵清华;王华奎
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2010(027)004
【摘要】提出将时间反转法用于UWB系统,在发送端进行预滤波,并推导出符号间干扰和多用户干扰的封闭表达式.通过间隔概率的合并而得到的用户复用码具有跳时序列族的特征.采用IEEE 802.15.3a标准信道模型,将推导出的系统性能与仿真的跳时超宽带(ultra wide-band,UWB)系统的性能进行了比较,其中的跳时码采用Reed-Solomon.比较结果证明,仿真与推导的误码性能极其接近.
【总页数】4页(P1441-1443,1447)
【作者】张朝霞;段跃兴;赵清华;王华奎
【作者单位】太原理工大学,计算机基础部,太原,030024;太原理工大学,计算机基础部,太原,030024;太原理工大学,信息工程学院,太原,030024;太原理工大学,信息工程学院,太原,030024
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.基于频域数据采样和时域信号同步的超宽带时间反转成像 [J], 李元奇;夏明耀
2.一种超宽带模拟合并转发协作通信系统 [J], 钱慧;余轮;郑海峰
3.一种采用多天线的OFDM超宽带通信系统的性能分析 [J], 王树军;毕光国;黄勇
富;徐平平
4.一种超宽带通信系统天线单元的研究 [J], 张文涛;杨晖
5.一种基于多频段OFDM的超宽带通信系统 [J], 杜洪峰;周正
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基于发射端多天线的超宽带无线通信系统时间反演传输特性研究的开题报告

基于发射端多天线的超宽带无线通信系统时间反演传输特性研究的开题报告一、选题背景及意义超宽带（Ultra Wideband，UWB）无线通信是二十一世纪无线通信领域的新兴技术之一，它可以提供高速率、低成本、低功率消耗和精确定位等优点，被广泛应用于军事通信、车联网、物联网、医疗健康等领域。

然而，在实际应用过程中，UWB系统面临着多径衰落、信号干扰、时延扩展等问题，严重影响系统性能和稳定性。

因此，如何优化UWB系统的传输特性是当前研究的热点和难点。

近年来，随着多天线技术的发展和应用，多天线UWB系统成为了研究的焦点。

在发射端使用多个天线可以提高系统性能，包括抗干扰、多路径抑制、减少时延扩展等方面。

同时，也出现了一些新的问题和挑战，如天线间相位差的影响、反演问题等。

因此，本文拟从发射端多天线的角度入手，研究基于发射端多天线的超宽带无线通信系统时间反演传输特性，探索优化多天线UWB系统传输特性的方案和途径。

二、主要研究内容及思路本研究的主要研究内容包括以下几个方面：1. 多天线UWB系统信号传输机理的研究：从信号传输的角度出发，研究多天线UWB系统信号的传输机理和特点，探究其时延扩展、多径效应和信号干扰等方面的问题。

2. 基于反演的多天线UWB系统时间反演传输特性研究：考虑发射端多个天线之间的相互作用和干扰，尝试利用时间反演算法进行信号传输，提高信号传输的质量和稳定性，并对时间反演算法进行优化。

3. 多天线UWB系统传输特性优化方案的研究：基于分析和实验研究的结果，提出并探索优化多天线UWB系统传输特性的方案和途径，如多天线选择、天线位置优化、信号处理等方面的优化设计，以进一步提高UWB系统的性能和可靠性。

本研究采用文献调研、理论分析和仿真实验相结合的方法，互相验证和印证。

具体思路包括以下几个步骤：1. 阅读和分析相关文献，熟悉UWB系统的发展背景、技术特点和研究现状。

结合多天线技术的应用，深入探讨其在UWB系统中的作用和影响。

基于频域数据采样和时域信号同步的超宽带时间反转成像

基于频域数据采样和时域信号同步的超宽带时间反转成像李元奇;夏明耀【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2017(32)1【摘要】提出一种基于频域数据取样和时域信号同步的超宽带(Ultrawideband, UWB)时间反转(Time-Reversal, TR)成像方法.单个发射机发射UWB脉冲信号到探测区域,时间反转镜(Time Reversal Mirror,TRM)的每个天线单元对散射信号进行细频和粗频数据采样,得到各自单元的频率-频率-多站数据矩阵(individual-FF-MDM).把所有单元的该矩阵堆砌起来,形成一个全体单元的频率-频率-多站数据矩阵(full-FF-MDM),并对full-FF-MDM进行奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD),得到耦合了目标位置信息的左奇异值向量.将每一个左奇异值向量变换成时域脉冲回传辐射,则来自TRM各单元的回传辐射信号在相应目标处同时到达波形的最大值,而在非该目标处则不能同时达到最大值.于是,定义各单元的回传信号乘积作为目标成像函数,可获得良好的横向和纵向分辨率.%An ultrawideband (UWB) time-reversal (TR) imaging method based on frequency domain sampling and time domain synchronism is presented.A pulse signal from a single transmitter is sent to the imaging domain, and the scattering fields are received by each element of the time-reversal mirror (TRM).A multistatic data matrix (MDM) at each element is formed by casting the fine and coarse frequency domain samples of the scattering information into a matrix form, called findividual requency-frequency MDM(FF-MDM).A full FF-MDM is constructed by stacking all the individualFF-MDM together, and the singular value decomposition (SVD) is applied to the full FF-MDM.The left singular vectors provide the spatial information for focusing the embedded targets or scatter centers, and different left singular vectors correspond to different targets.Each left singular vector at each TRM element is converted into the retransmitting pulse signal, and these retransmitted signals from each TRM element will achieve their waveform maximum values synchronically at the corresponding target position but non-synchronically at other positions.As a result, by defining the multiplication of these retransmitted signals as the final imaging function, good resolutions in both down-range and cross-range directions can be obtained.【总页数】7页(P1-7)【作者】李元奇;夏明耀【作者单位】电子科技大学电子工程学院,成都 611731;北京大学信息科学技术学院,北京 100871【正文语种】中文【中图分类】TN820【相关文献】1.超宽带时域近距离高分辨ISAR成像 [J], 徐艳云;张群英;方广有2.时域波束形成在超宽带穿墙成像雷达中的应用 [J], 陈洁;方广有;李芳3.一种基于时间反转法的超宽带通信系统 [J], 张朝霞;段跃兴;赵清华;王华奎4.超宽带电磁脉冲二维金属柱体时域逆散射成像的研究 [J], 王运飞;王经瑾;刘国治5.超宽带雷达时域成像算法及仿真 [J], 戴乐;黄仕家因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于FDTD的室内时间反演超宽带变信道特性研究

基于FDTD的室内时间反演超宽带时变信道特性研究张艺腾杨雪松袁家劼王秉中(电子科技大学物理电子学院，成都610054)xsyang@摘要：基于FDTD仿真平台，通过建立室内仿真模型，研究了室内环境LOS场景下，散射体移动时的时间反演超宽带（TR-UWB）系统的信道特性。

研究了时间压缩率、空间相关系数等信道参数，结果表明TR-UWB系统在散射体移动时具有一定的鲁棒性。

关键词：TR-UWB，室内LOS，散射体移动，时间压缩率，空间相关系数Research on Indoor Time-Reversal UWB DynamicChannel Characteristics Based on FDTD SimulationZhang Yiteng, Yang Xuesong, Y uan Jiajie, Wang Bingzhong (School of Physical Electronics, University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu, 610054)Abstract: Characteristics of the time-reversal ultrawideband (TR-UWB) channel, where a scatterer is moving in indoor LOS environment, have been studied by FDTD simulation. The parameters, such as temporal compression ratio, spatial correlation coefficient, have been investigated. The simulation results show that the TR-UWB system with moving scatterers around is something robust.Keywords: TR-UWB; indoor LOS; moving scatterer; temporal compression ratio; spatial correlation coefficient1 引言超宽带（UWB）技术采用纳秒量级的窄脉冲传输数据，占有很宽的带宽。

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张朝霞。段跃兴赵清华王华奎，，，
（太原理工大学ａ计算机基础部；．息工程学院，太原００２）．ｂ信３０４
摘
要：提出将时间反转法用于ＵＷＢ系统，发送端进行预滤波，在并推导出符号间干扰和多用户干扰的封闭表
ｌｔｄｔｍｅｈｏｉｉ —ｅｅｓｄＵＷＢｙｔａｅｉｐｐｎｇｔｍｅｒｖｒｅｓｓｅｍ．Ｔｈｉ — ｐｐｎｏｓＲｅｄＳｌｍｏｎａｆｒｍｅｎｉｅｙｔｍ，ａｄｅｍ— ｅｔｍｅｈｏｉｇｃｄｅｉｅ — ｏｏｎｉｏｅｔｏｎｄｓｓｅｎｏ
第２７卷第４期２１００年４月
计算机应用研究
ＡｐｌａｉｎＲｅｅｒｈｏｍｐｔｒｐｉｔｓａｃｆＣｏｕｅｓｃｏ
Ｖｏ．７Ｎｏ４１２．Ａｐ．２０ｒ０１
一
种基于时间反转法的超宽带通系信统
ｑｅｃｓｈＥ０．５３ｈｎｅｄｌｓａｐｉｄ，ａｄｔｅｄｒｅｅｏｍａｃｓｗｒｏａｅｔａｏｉ — ｕｎｅｐｌｗａｅｎｈｅｖｄｐｒｒｎｅｅｅｃｍｐｒｄｗｉｔｔｆｓｉｆｈｈａｍｕ
０引言
自从２００２年初超宽带在商业应用方面开放后，得到了就业界极大的关注Ｊ。本文主要集中于跳时ＵＷＢ的扩展Ｊ该，扩展是一种信道均衡方案，这里称为时间反转（Ｒ）Ｔ方式，最早用于水下声学Ｊ。当一个传统系统采用子纳秒宽度的高斯波形传输时，一个时间反转ＵＷＢ（ＲＵＴ —ＷＢ）系统会使用信道脉冲响应（从传送端到接收端）作为传输的预滤波。当通过导航测试信号对信道作出估计时，时间反转ＵＷＢ信号会通过信道跟踪其路径，产生接收响应的自相关。基于脉冲的ＵＷＢ的一个明显优点在于：只要每个脉冲的
ｓｄｉｅ，ａｄｄｒｖｄｃｏｅ — ｒｅｐｅｓｏｏｎｅ —ｙｏｎｅｅｅｃｎｌｐｅｕｅｓｉｔｒｒｎｅｈｓｒｍｕｔｌｘｎｎｅｅｌｓｄｆｍｘｒｓｉｎｆｒｉｔｒｓｍｂｌｉｔｒｒｎｅａｄｍｕｔｌ — ｓｒｎｅｅｅｃ．Ｔｅｕｅｌｐｅｉｇｉｏｆｉｆｉ
ＺＡＧＺａ．ｉ，ＵＮＹｅｘｇ，ＨＯＱｎ—ｕＷＡＧＨａｋｉＨＮｈｏｘＤＡｕ．ｉＺＡｉｇｈａ，ａｎＮｕ —ｕ。
（．ｅｔｆＣｍｕｒＦｎａｅｔｌｄｃｔｎ．ｎｏｍｔｎＣｌｇ，ＴｉｕｎＵｉｒｔｅｈｏｇ，Ｔｉａ３０４，ＣｉａａＤｐ．ｏｏｐｔｕｄｍｎｕａｉ，ｂＩｒａｉｏｌｅａａｎｖｓｙｏＴｃｎｌｙａ）ｎ００２ｅａＥｏｆｏｅｙｅｉｆｏ￣ｈｎ）
Ａｂｓｒｔ：ＴｈｅｐａｒｐｅｅｔｄａＵＷＢｙｔｍｉｇａｔｍｅｒｖｅｄａｒａｈｔｒｕｈｓｇｌｐｅｆｌｒｎｔｔｅｔａｍｉｔｒｔａｃｐｅｒｓｎｅｓｓｅｕｓｎｉ —ｅｍｅｐｐｏｃｈｏｇｉｎａｒ — ｔｉｇａｈｒｎｓｔｉｅｅ
达式。通过间隔概率的合并而得到的用户复用码具有跳时序列族的特征。采用ＩＥ０．５３ＥＥ８２１．ａ标准信道模
型，将推导出的系统性能与仿真的跳时超宽带（ｌａｗｄ —ａｄＵｕｔｉｅｂｎ，ＷＢ）ｒ系统的性能进行了比较，中的跳时码采其
ｐｒｔｅｒｓｌｎｉａｅａｃｏｅａｉｎｎｅｗｅｉｌｔｄａｄｄｒｅｌｏｅｏｍａｃ．ａａｉｅｕｔｉｄｃｔｌｓｌｍｅｔｔｅｎｓｍｕａｅｎｅｉｄｅＴｒｒｒｎｅｖｓｇｂｖｐｆ
Ｋｅｏｄ：ＵｙｗｒｓＷＢ；ｉｅｈｐｉｇｓｑｅｃｓｔｅｒｖｒｄＴ）ｓｐｒｉｒａｉｔｔ —ｏｐｎｅｕｎｅ；ｉ — ｅｓ（Ｒ；ｅａｔｎｐｏｂｌｙｍｍｅｅａｏｂｉ
减的情况下，成了一套白干扰的封闭表达式。给出的公式推形
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ —６５２１．４０５ｏ：０３６／．ｓ．０１３９．０００．６ｓ
Ｕｌｒｄ — ａｄｃｍｍｕｉａｉｎｓｓｅｂｓｄｏｉ－ｅｅｓｄａｐｏｃｔａｗｉｅ・ｎｏｂｎｃｔｙｔｍａｅｎｔｍｅ－ｖｒｅｐｒａｈｏｒ
ｃｄｓｗａｏｋｉｔｃｃｕｎｈｏｇｎｏｐｏａｉｎｏｅｒｔｏｒｂｂｉｔｗｈｃｃｒｃｅｉｅａｌｆｔｍｅｈｏｐｉｅｏｅｓｔｏｎｏａｏｔｔｒｕｈｉｃｒｒｔｏｆｓｐａａｉｎｐｏａｌｙ，ｉｉｈｈａａｔｒｚｄａｆｍｉｙｏｉｐｎｇｓ・
用Ｒｅ —ｏｍｎｅｄＳｌｏ。比较结果证明，真与推导的误码性能极其接近。ｏ仿
关键词：超宽带；时序列；时间反转；间隔概率跳中图分类号：Ｔ２．Ｎ９９５文献标志码：Ａ文章编号：１０ —６５２１）４１４ — ００１３９（０００ —４１０３