[發(fā)明專利]一種基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110162906.3
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112994768B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐思;王正鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04W4/80
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗;鄧治平

1.一種基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括：信號采集設(shè)備、發(fā)射端天線陣、接收端天線陣、傳輸矩陣獲取裝置和控制計(jì)算機(jī)；發(fā)射端天線陣連接到信號采集設(shè)備上，接收端天線陣放置于發(fā)射天線陣的正前方或正前方附近區(qū)域，發(fā)射端天線陣與接收端天線陣采用相同的天線陣列，發(fā)射端天線陣、接收端天線陣中的天線單元分別工作于發(fā)射與接收狀態(tài)；控制計(jì)算機(jī)連接接收天線陣；傳輸矩陣獲取裝置的兩端分別連接發(fā)射端天線陣與接收端天線陣；

從信號采集設(shè)備獲得多路傳輸信號，使用發(fā)射端天線陣并行發(fā)射各路傳輸信號的數(shù)據(jù)，傳輸信號在自由空間中進(jìn)行短距離的傳播，然后被接收端天線并行地接收；根據(jù)發(fā)射端天線陣與接收端天線陣的間距，以及發(fā)射端天線陣與接收端天線陣的各天線單元的間距、數(shù)據(jù)流的數(shù)目和信號頻段，利用傳輸矩陣獲取裝置確定發(fā)射端天線陣、接收端天線陣之間的傳輸矩陣A，并送至控制計(jì)算機(jī)中；

控制計(jì)算機(jī)計(jì)算傳輸矩陣A的條件數(shù)，調(diào)整發(fā)射端天線陣、接收端天線陣的間距，以及發(fā)射端天線陣與接收端天線陣各天線單元的間距、數(shù)據(jù)流的數(shù)目和信號頻段，直到獲得設(shè)定的傳輸矩陣的條件數(shù)；然后控制計(jì)算機(jī)對所獲得的傳輸矩陣A求逆矩陣，將逆矩陣加載到接收信號上，通過對接收信號幅度和相位的調(diào)整，恢復(fù)出原始的傳輸信號，實(shí)現(xiàn)傳輸信號基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射端天線陣和接收端天線陣的間距可調(diào)整，最小間距為零，最大距離到信號最高頻率所對應(yīng)波長的三十倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于：所述設(shè)定的傳輸矩陣條件數(shù)為1-10，最佳條件數(shù)值為1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于：所述傳輸矩陣獲取裝置分為有相位測量與無相位測量兩類，有相位測量法所使用裝置為一臺矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或頻譜儀或綜測儀或矢量接收機(jī)，傳輸信號時(shí)，發(fā)射端天線陣、接收端天線陣中的天線單元分別工作于發(fā)射與接收狀態(tài)，如果發(fā)射信號是由有相位測量法所使用裝置的自帶芯片提供，則有相位測量法所使用裝置將提供一路參考信號用于獲取傳輸矩陣的相位信息；無相位測量方法包括旋轉(zhuǎn)矢量法、換相測量法，不需要提供參考信號，發(fā)射端天線陣的每個(gè)天線單元需要連接一個(gè)數(shù)字移相器實(shí)現(xiàn)配相狀態(tài)的改變，接收端天線陣的每個(gè)天線單元需要連接一個(gè)功率計(jì)，依次求解功率值與配相狀態(tài)所聯(lián)立的方程組獲取傳輸矩陣的相位。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射端天線陣進(jìn)行信號傳輸時(shí)，若接收端天線陣的各天線單元的波束未能和相對應(yīng)的發(fā)射端天線陣的各天線單元的波束方向?qū)?zhǔn)，會導(dǎo)致其傳輸效率的降低，為避免各發(fā)射端天線所傳輸信號的串?dāng)_對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，所使用的發(fā)射端天線陣與接收端天線陣的各天線單元都應(yīng)該具有一致且良好的方向性，發(fā)射端天線陣各天線單元的波束與接收端天線陣各天線單元的波束對齊，天線增益在5dBi到25dBi之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于矩陣求逆的短距離并行無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射端天線陣與接收端天線陣的各天線單元為雙極化天線，具有與地面互相垂直或水平和正負(fù)45°兩類極化方向；進(jìn)行傳輸時(shí)，一方面要把接收端天線陣置于發(fā)射端天線陣前設(shè)定的距離和范圍內(nèi)；另一方面，也要降低因天線單元的極化方向不一致產(chǎn)生的極化損失，在天線單元的兩極化之間添加探頭幅度控制單元，控制雙極化天線的兩種極化，使得天線單元合成產(chǎn)生任意線極化，測量時(shí)將發(fā)射端天線陣與接收端天線陣的各天線單元的極化對正。