[发明专利]一种基于反向天线阵的方向调制信号的设计方法

摘要

本发明公开了一种基于反向天线阵的方向调制信号设计方法，该方法是通过反向天线阵使入射波相位共轭和数字式相移器构建方向调制信号星座图码本的方法，其实现了在空间任意方向综合出期望的方向调制信号。本发明包含一个方向调制信号发射机和两个空间方位不同的普通数字信号接收机，合法用户接收机所在的空间方位为期望方向，窃听接收机所在的方位为非期望方向。利用本发明发射的方向调制信号，合法用户可以正常解调接收信号；而窃听接收机由于接收信号星座图的动态畸变，即使接收到与合法用户相似的信号能量也无法解调出有用的通信信息。这样发射的方向调制信号为通信信息的无线传输提供了一种安全的传输方法。

主权项

一种基于反向天线阵的方向调制信号的设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：发射阵列中包含的阵元都是相同的全向辐射天线，阵元间距为其中：λ为信号的波长对应的频率f0，阵元分别用序号1,2,……N表示，VCO为高精度的本阵频率为2f0，w1,w2,…,wN为数字式相移器，其中：相移值φn与相移器输出比特位数相关，F1,F2,…,FN为中心频率为f0的带通滤波器，am∈{+1,‑1}为待发送的数字通信信息；步骤2：导频信号；空间方位为θ1的合法用户Bob向发射机发射中心频率为f0的导频信号，对于Alice天线阵列各阵元接收信号表示如下：rn(t)=ej(2πf0t+ψ1)ej[π(n-1)sinθ1]+z1(t),n=1,2,...,N---(1)]]>其中：ψ1为接收信号载波相位滞后，zl(t)为均值为0方差为的加性高斯白噪声；步骤3：基于反向天线阵的方向调制信号；方向天线阵相位共轭：通过本阵频率为2f0混频器混频，经过带通滤波后信号变为：rn′(t)=ej(2πf0t-ψ1)e-j[π(n-1)sinθ1]+z1(t),n=1,2,...,N---(2)]]>利用反向天线阵的特性，对入射波相位共轭；步骤4：数字式相移器建立星座图码本：相移器为l比特数字式相移器，则N个阵元的阵列共有(2l)N种相位组合，从相位组合的集合中选取对应星座点为期望的基带数字调制信号星座点，即满足其中为期望的基带调制信号星座点集合中的第i个星座点；步骤5：接收信号；在期望方位θ1的合法用户和在非期望方位θ2的窃听接收机接收信号：rBob=Σn=1Nej[φn-π(n-1)sinθ1]ej[π(n-1)sinθ1]ej(2πf0t-ψ1+ψ2)+z2(t)=Σn=1Nejφnej(2πf0t-ψ1+ψ2)+z2(t)---(3)]]>rEve=Σn=1Nej[φn-π(n-1)sinθ1]ej[π(n-1)sinθ2]ej(2πf0t-ψ1+ψ2)+z3(t)=Σn=1Nej[φn+π(n-1)(sinθ2-sinθ1)]ej(2πf0t-ψ1+ψ2)+z3(t)---(4)]]>其中：z2(t)和z3(t)为均值为0方差分别为和的加性高斯白噪声，ψ2为期望接收机载波相位滞后。