一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法

本发明涉及无线通信，尤其涉及一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法。

背景技术：

1、由于传统阵列是同构的，无法精细辨识多径，更做不到匹配接收，即便孔径无穷大，也一定存在使天线输出为0的环境。也就是说，衰落与天线孔径无关，只与固化、静态构造导致的能量收集方式强相关。

2、多天线技术从3g发展到5g，天线规模不断增加，成本和系统复杂度也在不断提升，单纯靠天线数量增加获得增益难以满足未来网络更高的通信指标要求。尤其对于物联网中尺寸和能耗都十分受限的接收节点而言，采用配备超大规模天线阵列的发展路线并不具有可行性。另外，从能量接收效率的角度来看，传统天线的同质化设计结构难以匹配电磁环境的多样性和动态性，无法实现能量的最大化接收。因此，亟需变革当前依赖规模堆积的同构阵列观测和接收手段，从构造上寻求突破。

技术实现思路

1、为了更好地对抗多径衰落，有效提高信号接收能量，本发明提供一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法。

2、本发明提供一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，接收天线包括n个天线微元和用于为每个天线微元提供激励电流的馈电网络，所述天线微元的方向图动态可调，设信号x从l个不同角度到达接收天线时，所述方法包括：

3、步骤1：设计第n个天线微元的方向图记为φn(θl)，n＝1,2,…,n，使得到达每个天线微元的多径信号同相叠加；其中，θl表示多径信号到达角，l＝1,2,…,l；

4、步骤2：设计第n个天线微元的馈电网络参数记作wn，n＝1,2,…,n，使得各天线微元接收的信号能够同相叠加；

5、步骤3：各个天线微元的输出经馈电网络移相叠加后汇入射频通道，完成信号接收，射频通道的输出信号为其中，a(n,θl)为第n个天线微元对于到达角为θl的多径信号的阵列流行元素，h(θl)表示到达角为θl的多径信号到达接收天线的路径复增益。

6、进一步地，所述第n个天线微元的馈电网络参数其中，|wn|≤1，|wn|表示馈电参数的幅值，αn表示馈电参数的相位，j表示虚数单位；并且，该馈电网络参数wn是动态可调的。

7、进一步地，所述天线微元的幅度方向图和/或相位方向图动态可调。

8、进一步地，采用矩阵形式表示所述输出信号y＝wt[a(θ)⊙φt(θ)]h(θ)x；

9、其中，符号⊙表示哈达玛积，a(θ)∈cn×l为阵列流行。

10、进一步地，步骤1中，设计的第n个天线微元的方向图φn(θl)应使得[a(θ)⊙φt(θ)]h(θ)每个元素的模最大。

11、进一步地，步骤2中，设计的第n个天线微元的馈电网络参数wn应使得[a(θ)⊙φt(θ)]h(θ)各行元素能够同相叠加。

12、本发明的有益效果：

13、本发明提供的一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，通过联合设计天线微元方向图和馈电网络参数，实现与入射多径信号的匹配接收。相对于传统天线的静态、固化设计难以匹配电磁环境特性而言，采用天线微元方向图和馈电网络参数均动态可调的天线架构，拓展了调控维度，从匹配多径的角度设计天线参数，调整来自不同路径的信号幅相，使得多径信号同相叠加，有效提高信号接收能量，为小型化实现无线信号能量接收效率提升提供技术支撑。

技术特征：

1.一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，其特征在于，接收天线包括n个天线微元和用于为每个天线微元提供激励电流的馈电网络，所述天线微元的方向图动态可调，设信号x从l个不同角度到达接收天线时，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，其特征在于，所述第n个天线微元的馈电网络参数其中，|wn|≤1，|wn|表示馈电参数的幅值，αn表示馈电参数的相位，j表示虚数单位；并且，该馈电网络参数wn是动态可调的。

3.根据权利要求1所述的一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，其特征在于，所述天线微元的幅度方向图和/或相位方向图动态可调。

4.根据权利要求1所述的一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，其特征在于，采用矩阵形式表示所述输出信号y＝wt[a(θ)⊙φt(θ)]h(θ)x；

5.根据权利要求4所述的一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，其特征在于，步骤1中，设计的第n个天线微元的方向图φn(θl)应使得[a(θ)⊙φt(θ)]h(θ)每个元素的模最大。

6.根据权利要求4所述的一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法，其特征在于，步骤2中，设计的第n个天线微元的馈电网络参数wn应使得[a(θ)⊙φt(θ)]h(θ)各行元素能够同相叠加。

技术总结
本发明提供一种对抗多径衰落的天线场匹配接收方法。该方法中，接收天线包括N个天线微元和用于为每个天线微元提供激励电流的馈电网络，所述天线微元的方向图动态可调，设信号x从L个不同角度到达接收天线时，该方法包括：设计第n个天线微元的方向图，使得到达每个天线微元的多径信号同相叠加；设计第n个天线微元的馈电网络参数，使得各天线微元接收的信号能够同相叠加；各个天线微元的输出经馈电网络移相叠加后汇入射频通道，完成信号接收。本发明从匹配多径的角度设计天线参数，调整来自不同路径的信号幅相，使得多径信号同相叠加，有效提高信号接收能量。

技术研发人员：金梁,许晓明,钟州,易鸣,马克明,楼洋明,孙小丽,肖帅芳,方玉颖,耿增超,牛戈
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1