一種多輸入多輸出變換域通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

摘 要： 傳統(tǒng)的變換域通信系統(tǒng)TDCS(Transform Domain Communication System)在獲得強(qiáng)抗干擾能力的同時(shí)，存在傳輸有效性差的問題，這已成為制約其廣泛應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。通過引入多輸入多輸出MIMO（Multiple-input Multiple-output）技術(shù)改進(jìn)收發(fā)端天線，提出了一種多輸入多輸出變換域通信系統(tǒng)（MIMO-TDCS）。對其基本原理和收發(fā)信機(jī)模型作了簡要介紹，并進(jìn)行了信道容量的分析和仿真，結(jié)果表明， MIMO-TDCS是一種兼具傳輸有效性和可靠性的通信手段。
關(guān)鍵詞： 多輸入多輸出； 變換域通信系統(tǒng)； 信道容量； 抗干擾

隨著軍事通信在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中作用的不斷提高，以消除干擾和保證信息可靠傳輸為目的的通信抗干擾的作用和地位也日益受到重視。為解決軍用飛機(jī)編隊(duì)內(nèi)部在極強(qiáng)的電磁干擾下仍具有可靠的通信和保密能力，基于躲避干擾的理念，美國空軍提出了變換域通信系統(tǒng)TDCS(Transform Domain Communication System)。
變換域通信系統(tǒng)雖然具備較強(qiáng)的抗干擾能力，但傳統(tǒng)TDCS收發(fā)端的單天線設(shè)計(jì)使其很難提高信道的容量，大大降低了傳輸?shù)挠行?。在無線頻譜資源相對匱乏的今天，多輸入多輸出MIMO(Multiple-input Multiple-output)無線通信系統(tǒng)已經(jīng)體現(xiàn)出其優(yōu)越性，它能在不增加發(fā)射功率和帶寬的條件下，通過空間復(fù)用使信道容量得到大幅提升[1]。因此提出了一種多輸入多輸出變換域通信系統(tǒng)(MIMO-TDCS)，旨在利用MIMO技術(shù)提高TDCS的傳輸效率。
1 MIMO-TDCS模型
1.1 TDCS收發(fā)信機(jī)模型
傳統(tǒng)的抗干擾通信系統(tǒng)(如直擴(kuò)、跳頻)只是在系統(tǒng)的接收端被動(dòng)地處理干擾。與之不同，TDCS能使收發(fā)雙方同時(shí)避免使用被污染的頻譜(包括敵方實(shí)施干擾以及己方正使用的頻譜)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。這樣就相當(dāng)于在復(fù)雜的電磁環(huán)境中找到了一個(gè)干凈的頻段進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)了抗干擾[2,3]。這是一種主動(dòng)式的抗干擾