[发明专利]一种基于聚焦波的平面近场多点聚焦无线通信系统及方法

权利要求书

1.一种基于聚焦波的平面近场多点聚焦无线通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.串/并转换器将待传输的串行二进制比特信息转换为N路并行二进制比特信息，即b_t^T＝[b₁ b₂ ... b_i ... b_N]^T，b_i＝1 or 0，i＝1,2...N,表示第t个时隙内传输的比特信息，假设需要l个时隙才能将二进制比特信息传输完成，则t＝1,2...l；

步骤2.选取接收天线阵列的第i个阵元发射一个探测信号p(t)，发送天线阵列的第j个阵元接收，接收到的信号为y_ji(t)，其中i＝1,2...N，j＝1,2...M，接收天线阵列和发送天线阵列分别位于两个平面，且接收天线阵列的阵元和发送天线阵列的阵元的位置任意摆放；对接收信号y_ji(t)进行时间反演处理，得到接收信号的时间反演信号s_ji(t)＝y_ji(-t)，对发送天线阵列每个阵元的接收信号y_ji(t)均进行时间反演处理，将M个时间反演信号排列成一个列向量，其矢量形式表达为s_i(t)＝[s_1i(t) s_2i(t) ... s_Mi(t)]^T；在接收天线阵列处，按照天线编号依次发送相同的探测信号p(t)，得到N个列向量，从而得到平面时间反演镜回传信号矩阵：将其作为载波，对待传输的N路比特信息进行调制；为了避免信道间干扰，对S(t)进行优化，得到优化后的回传信号矩阵为：S(t)^opt＝[S₁(t),S₂(t),...,S_N(t)]，其中，优化后的S(t)^opt的任意两个列向量彼此正交，即N个子载波彼此正交，利用彼此正交的N个子载波对待传输的N路比特信息进行调制，从而得到彼此正交的调制信号，进而避免信道间干扰对发送信号造成影响；

步骤3.将步骤1中的待传输比特信息调制到步骤2中所得载波上，得到调制信号为

步骤4：利用发射天线阵列将调制信号X(t)发射进入无线信道，传向接收天线阵列，接收天线阵列不同天线阵元处形成点聚焦，并产生聚焦场，若该天线阵元处有聚焦点产生，则代表向该天线阵元发送的比特信息为“1”，若该天线阵元处无聚焦点产生，代表向该天线阵元发送的比特信息为“0”，将每个时隙发送至接收天线阵列的1帧数据用矩阵表示为其中，N_x，N_y代表接收天线阵列呈N_x行N_y列排布；依次将l个时隙内待传输比特信息按照从左至右、从上至下的编号顺序映射到聚焦场，每个时隙传输的比特数即接收天线阵列天线阵元的个数；

步骤5.接收天线阵列得到的接收信号表示为：Y(t)＝H(t)·X(t)+n，其中，H(t)表示将信号由发射天线阵列发送至接收天线阵列所经信道的传输信道矩阵，n表示传输信道存在的高斯白噪声；

步骤6.将接收天线阵列的每个阵元的接收信号用相关检测算法进行检测，当接收信号与发送信号之间的相关系数大于设定阈值时，接收比特信息被判为“1”，否则被判为“0”；从而将接收信号解调出来，恢复出发送天线阵列发送的比特信息

步骤7.通过并/串转换器按照系统接收天线阵列的编号顺序将解调出的N路并行二进制比特信息进行并/串转换，然后按照传输信息的时隙顺序串联起来得到串行二进制比特信息还原出发送信息，从而实现近场多点聚焦通信。