基于时间反演技术的超宽带无线通信电磁仿真研究

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1、摘要信息的高速传输是未来无线通信研究的主要方向之一。超宽带(UWB)无线通信系统具有高通信容量、高多径分辨率、兼容现有通信频谱以及保密性能高等独特优点，已经成为下一代无线通信研究的热点方向。1992年时间反演(TR)技术由M．Fink首先应用于声学领域，其研究表明TR技术在工程应用领域中具有巨大价值。采用这种技术，能使在均匀与非均匀媒质中传播的声波实现时间和空间的同步聚焦，所以将TR技术引入UWB无线通信具有广阔的前景和巨大的潜力。本文的研究目的就是通过研究TR技术如何实现复杂媒质中电磁波的时．空聚焦，为将TR技术引入UWB无线通信提供相应

2、的理论依据。本文的主要工作概括如下：利用电磁场与电磁波的基本理论分析基于TR技术的电磁波传播是如何实现时．空聚焦特性。利用MATLAB建立基于时域有限差分法的电磁仿真平台，利用该平台研究TR技术是如何通过改变UWB无线通信的电磁波来影响整个UWB通信系统的性能。通过比较TR技术的各种参数对UWB无线通信系统性能的影响，总结出相关规律。在上述研究的基础上进一步研究在复杂环境(包括城市街道环境、小树林环境)中基于TR技术的UWB电磁波的传播和时．空聚焦特性。关键词：时间反演，超宽带通信，时域有限差分法AbstractHi曲speedinform

3、ationtransmissionwillbeoneofthemainresearchaspectsinwirelesscommunication．Ultra-WideBandCommunication(uwB)wirelesscommunicationsystemhasreceivedwidelystudyintheresearchofnextgenerationwirelesscommunicationfortheadvantagesofhighcapacity,highmultipathresolution,compatibility

4、丽也existingcommunicationfrequencyspectrum，hi曲securityandSOomTimereversal(TR)technologywasfirstappliedinacousticsfieldbyM．Fink，1992．HisresearchprovedthatTRtechnologywouldbeprovidedwithgreatvalueinengineeringapplicationfield．Adoptingthistechnology,acousticwavetransmittedinhom

5、ogeneousorinhomogeneousmediumCanachievesynchronoustemporalandspatialfocusing．SointroducingTRintoI脚hasgreatforegroundandpotential．Throughtheresearchof豫technology,thisworkaimsathowtoachievetemporal—spatialfocusofelectromagneticwaveincomplexmedium，andprovidestheoreticevidence

6、tointroduceTRtechnologyintoUWB．111isworkmainlycontributeson：Usingthebasictheoryofelectromagneticfieldandelectromagneticwave，thisworkanalyzedhowtoachievetemporal—spatialfoeLlSbasedon豫technology．TllisworkusedMATLABtoestablishanelectromagneticsimulationplatformwhichhasedonFin

7、ite．DifferentTime-Domaha(FDTD)Method．Withthesimulationplatform,howTRtechnology,throughthechangeoftheelectromagneticwaveofUWBcommunicationsystem，influencesthecommunicationperformanceofthewholeUWBcommunicationsystemWasstudied．Throughcomp撕ngtheinfluenceoncommunicationperforma

8、nceofUWBwirelesscommunicationsystemundervariousparametersof豫technology,thisworkconcludedr