时间反转技术研究及工程化应用

摘要

针对时间反转技术处理中的多径干扰问题，采用多径环境中丰富的散射来达到高的目标检测概率。将时间反转技术应用到实际工程中，推导出其时域模型表达式。在检测概率和目标的DOA估计上，加入时间反转技术处理后的性能优于传统的方法。 时间反转技术起源于对光学领域中相位共轭镜的引申推广，应用到电磁场领域，它结合了电磁波传输的基本原理和阵列信号处理技术，具有时空聚焦特性，在复杂的多径散射环境中自适应地在目标位置聚焦，并以反演波的形式重建，能够获得远大于通常的阵列孔径所能达到的分辨率，使得系统的分辨力大大提高。本文对时间反转技术及其在不同水声通信场景中应用研究。 首先分析了时间反转技术的基本原理，理论阐述了虚拟时间反转通信和被动时间反转通信基本原理，并总结了探测信号的选取原则；针对虚拟时间反转通信技术，理论分析并仿真对比了基于拷贝相关和分数阶傅里叶变换的信道估计方法，仿真表明：高信噪比下，两种方法均能精确地估计信道的多径信息，但随着信噪比的降低，两种方法无明显差异。最后针对时变信道，阐述了基于数据分块的时间反转通信原理。 最后设计了基于分块时间反转的线性调频信号调制移动通信方法。理论推导了线性调频信号信号的脉冲压缩特性和抗多普勒频移特性，阐述了线性调频信号调制解调技术的基本原理，在此基础上设计了基于分块时间反转的线性调频信号调制移动水声通信方法的系统和对应的数据帧结构；通过理论推导和仿真研究，给出了补偿多普勒时间扩展的方案，重点研究并设计了以信道相干时间为参考设置分块数据的时间长度的方案。最后进行仿真分析，仿真表明：基于分块时间反转信号处理方法性能良好。

目录

第一个书签之前