[发明专利]基于虚拟相位共轭信号自适应聚焦的分集天线定位方法

说明书

本发明涉及一种基于虚拟相位共轭信号自适应聚焦的分集天线定位方法，利用抛物方程法计算传播空间的多径效应，抛物方程法能够精确地描述复杂的大气结构与地表电磁特性，具有良好的计算精度和稳定性；进而使用虚拟相位共轭信号自适应聚焦性能，利用多径效应，在传播空间的深度衰落区域架设虚拟源，使用抛物方程法反向计算，定位分集天线的位置，最终实现天线分集，得到分集增益；在应用于天线分集领域时，本发明能准确定位分集天线位置，得到较高的分集增益，且相比于基于双线法平地面模型设计的双分集系统具有更多的可选择分集位置，具有更高的空间自由度，可适用于隧道、不规则地形、多路径室内环境等复杂环境。

技术领域

本发明涉及天线分集技术领域，具体涉及一种基于虚拟相位共轭信号自适应聚焦的分集天线定位方法。

背景技术

目前的通信系统通过使用多输入多输出(MIMO)技术，实现了高数据率和高信道容量。在MIMO系统中，在发射机和接收机上使用多个天线来增加分集，以抵抗由多路径传播引起的信道衰落。目前的研究大多集中在设计分集方案上，如最大比率传输和组合(MRTC)、选择性MRTC和时空块编码传输分集(STBC-TC)，以提高在衰落环境中的传输性能。然而，深度衰落区域的存在可能会导致“信号消除”现象，这使得上述许多算法无效。

空间分集是一种有效缓解深度衰落的技术，最常用的方式是安装分集天线在距离主天线一定的垂直距离，以在发射机和接收机之间创建不相关的信道，以避免这两个信号同时落入深度衰落区。通常采用双向(TW)平地模型来估计天线的去相关距离。然而，它过于简化，只适用场景有限，且通常会导致较宽的分离距离。已有的一些方法分别采用实验和模拟的方法，将天线放置在隧道环境中无线电波覆盖的不同位置，以优化天线间距。它们是可用的，但需要花费时间来进行大量的测量。

因此，本发明提出了一种基于虚拟相位共轭信号自适应聚焦的分集天线定位方法，引入了虚拟相位共轭技术，巧妙地利用多径效应，实现分集天线的定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于虚拟相位共轭信号自适应聚焦的分集天线定位方法，不同于其他分集方法抑制多径效应的方式，本发明方法利用虚拟相位共轭信号自适应聚焦性能，从传播空间的多径效应出发，在深度衰落区域架设虚拟源，使用抛物方程法反向计算，定位分集天线的位置；在应用于天线分集领域时，本发明与传统的分集系统相比，设计的分集系统的天线分离度较小，能有效缓解深度衰落。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于虚拟相位共轭信号自适应聚焦的分集天线定位方法，包括以下步骤：

S1，构建主天线所处环境，设定辐射源参数；

S2，辐射源发射信号，利用抛物方程法计算该环境下的电磁信号空间分布态势，计算公式如下，

式中，U(x₀，z)为初始场，Δx为水平网格步长，F和F^-1分别代表傅里叶正变换和逆变换，n为等效折射率；k₀为真空中的传播常数；P＝k₀sina为傅里叶变换的频域变量，a为掠射；若已知初始场和边界条件，即可通过上式迭代求解传播空间任意点的场；

S3，利用放置在传播空间的相位共轭镜阵列将带环境信息的信号u(x，z)记录下来，

式中，H为环境所带来的系统传输函数，E_n(r_n)为第n个共轭镜收到的场值大小，r_n为第n个共轭镜接收的场矢量，k为传播常数；

频域下的电信号发送到环境中，到达PCM第N个接收阵元时，接收信号S_R(r_Rn)为，