[发明专利]一种基于编码孔径的无线通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于编码孔径的无线通信系统及方法，包括发射机、接收机和计算机，发射机包括信号处理基板、上变频器和编码孔径，接收机包括下变频器和喇叭天线，所述计算机与信号处理基板形成双向通讯，传递通信信息和控制指令，信号处理基板与上变频器和下变频器相连，用于收发中频信号，信号处理板通过逻辑数据线与编码孔径相连，用于直接对孔径进行编程控制。其中，编码孔径由大量亚波长数字编码单元构成，通过在空域和时域中设计孔径的数字编码序列，可产生指定的远场方向图，并在孔径上直接实现通信信号的调制。此外，该系统可以实现单信道模式和多信道模式的信息传输，并能够通过编码孔径的波束转向实现不同方位的传输，从而实现与不同用户的独立通信。

技术领域

本发明属于无线通信系统领域，尤其涉及一种基于编码孔径的无线通信系统及方法。

背景技术

随着现代社会中数据化服务的大量增长，通信频谱变得越来越拥挤，迫使人们探索更高的频段并寻求新技术以实现更大的信道容量和更快的传输速率。目前针对这个问题的主要措施是使用MIMO技术，即多输入多输出技术，该技术能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，通常依靠发射天线阵列和接收阵列的单元独立性生成多个独立信道，以消除信号相关性，提高信号链路性能。但是其硬件方面的高复杂度阻碍了实际应用的推广。

本发明的目的在于提供一种基于编码孔径的多通道无线通信系统。编码孔径可以动态控制电磁波的空间和时频域响应，将编码孔径作为通信系统的发射和接收终端时，编码孔径口面可直接进行信息处理，因此可极大简化传统MIMO通信系统的系统架构和算法的处理复杂度。在5G或6G无线通信以及无人机或无人交通工具等现代智能平台中具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于编码孔径的多通道无线通信系统及方法,以解决现有方法构建MIMO通信系统复杂度大，成本高等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体技术方案如下：一种基于编码孔径的无线通信系统，包括发射机、接收机和计算机，发射机包括信号处理基板、上变频器和编码孔径，接收机包括下变频器和喇叭天线，喇叭天线与下变频器连接；计算机与信号处理基板形成双向通讯，用于传递通信信息和控制指令，信号处理基板与上变频器和下变频器相连，用于收发中频信号，信号处理板通过逻辑数据线与编码孔径相连，用于直接对孔径进行编程控制，信号处理板的输出端还连接上变频器，所述上变频器的输出端连接所述编码孔径。

优选的，接收机中，标准喇叭天线放置于距编码孔径2.4m的位置，用于接收信号。

优选的，编码孔径由大量亚波长数字编码单元构成，如图3，每个小方块代表一个编码孔径单元，不同的颜色代表单元的不同状态，所有编码孔径单元的不同状态组合构成了编码孔径单元的编码，通过在空域和时域中设计孔径的数字编码序列，可产生指定的远场方向图，通过设计编码的空间分布和时间切换顺序即可实现一体化的信号调制与波束控制，每个波束可独立传输通信信息，形成多用户独立通信，从而极大简化传统MIMO通信系统的系统架构和算法的处理复杂度。如图3a所示，扫描通信模式，每个光束代表一个波束，波束可扫描，从而可实现不同方向的定向通信，如图3b所示，多用户通信模式，两个光束代表两个辐射波束，每个波束可独立传输信息，从而形成多用户同时通信。