四維無線調(diào)制解調(diào)器的理論研究.pdf

1、本文提出了一個(gè)同時(shí)使用電磁波幅度、相位、輔助極化角和極化相位差異角來攜帶信息的四維無線調(diào)制解調(diào)器。借助于空間電磁源入射矢量天線的電磁場(chǎng)信號(hào)表達(dá)式，我們描述了利用矢量天線調(diào)制、解調(diào)空間電磁波四維參數(shù)的基本原理。
　　在系統(tǒng)的發(fā)送端（即調(diào)制端），我們根據(jù)空間中線形與環(huán)形天線通電后的電磁場(chǎng)分布，推導(dǎo)了利用矢量天線中電、磁偶極子來產(chǎn)生含四維調(diào)制參數(shù)信號(hào)的方法。并分別討論了單用戶和多用戶情況下發(fā)送端的具體實(shí)現(xiàn)方式。
　　對(duì)于接收端（即

2、解調(diào)端），我們給出了以矢量天線（或其陣列）為載體、幾何代數(shù)為數(shù)學(xué)工具進(jìn)行參數(shù)解調(diào)的方法。四維調(diào)制信號(hào)的解調(diào)過程需要首先對(duì)接收到的電磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行波達(dá)方向(DOA)估計(jì)。由于幾何代數(shù)模型下的DOA參數(shù)估計(jì)方法在復(fù)雜度、性能以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間方面較其它算法具有優(yōu)勢(shì)，故本文將分別使用幾何代數(shù)模型下的最優(yōu)加權(quán)內(nèi)積算法與多重信號(hào)分離算法來估計(jì)單用戶和多用戶場(chǎng)景下接收信號(hào)的DOA參數(shù)。在獲得了四維調(diào)制信號(hào)的DOA參數(shù)后，接收端將通過最小二乘算法米估計(jì)各

3、個(gè)調(diào)制參數(shù)以實(shí)現(xiàn)四維解調(diào)過程。
　　本文從理論上推導(dǎo)了單用戶和多用戶場(chǎng)景下四維無線調(diào)制解調(diào)器的誤符號(hào)率，并用仿真加以了驗(yàn)證。理論分析與仿真結(jié)果均表明:本文提出的四維無線調(diào)制解調(diào)器較傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器具有更高的傳輸速率和更低的誤符號(hào)率。
　　為了提升四維無線調(diào)制解調(diào)器的完善性，本文還提出了一種基于格理論來構(gòu)造高維星座圖的方法。
　　星座圖的增益指數(shù)是格理論中的一個(gè)術(shù)語，它可以分解成格的編碼增益和星座圖邊界的成形增益。本文將最

4、大化星座圖增益指數(shù)的過程構(gòu)造為一系列優(yōu)化問題，并將星座圖的幾何特性作為優(yōu)化問題的約束條件。由于可通過求解優(yōu)化問題來得到所需的星座圖，因此本文的方法可以作為一種構(gòu)造高維星座圖的通用方法。相比現(xiàn)有算法均只適用于星座點(diǎn)個(gè)數(shù)較少的情況，本文方法可以簡(jiǎn)便地構(gòu)造星座點(diǎn)數(shù)目較大的高維星座圖。仿真結(jié)果顯示出:在星座點(diǎn)數(shù)目較少時(shí)，由本文方法所構(gòu)造的星座圖的誤符號(hào)率性能與最優(yōu)值十分接近;而當(dāng)星座點(diǎn)數(shù)目較多時(shí)，本文構(gòu)造的星座圖較傳統(tǒng)基于整數(shù)格的星座圖具有更低