基于频率分集阵列点对点无线信号通信方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108900235A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810698228.0H04L27/22(2006.01)(22)申请日2018.06.29(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市雁塔区太白南路2号申请人西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司(72)发明人李文涛郭敏智崔灿史小卫(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人田文英王品华(51)Int.Cl.H04B7/12(2006.01)H04L27/00(2006.01)H04L27/20(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图6页(54)发明名称基于频率分集阵列点对点无线信号通信方法(57)摘要一种基于频率分集阵列点对点无线信号通信方法，其实现步骤为：(1)构建圆形结构频率分集阵列；(2)确定工作状态；(3)产生初始相位；(4)确定初始全局最优粒子；(5)更新粒子速度；(6)更新粒子相位；(7)确定最优粒子；(8)最优粒子是否满足输出条件，若是，执行步骤(9)，否则执行步骤(5)；(9)输出相位；(10)是否满足终止条件，若是，执行步骤(11)，否则，执行步骤(4)；(11)实现点对点无线信号通信；计算平均误比特率。本发明所发送的信号具有俯仰-方位-距离三维依赖特性，消除了合法接收点处信号的时变性，实现更精准的点对点无线通信和安全传输。CN108900235ACN108900235A权利要求书1/4页1.一种基于频率分集阵列点对点无线信号通信方法，其特征在于，在发射端构建均匀圆形结构频率分集阵列，对均匀圆形结构频率分集阵列的天线阵元频率偏移量进行时间调制和非线性函数处理，确定频率分集阵列的正常工作状态，利用增强型粒子群算法，优化均匀圆形结构频率分集阵列天线阵元的相位，实现点对点无线信号通信，该方法的具体步骤如下：(1)构建均匀圆形结构频率分集阵列：(1a)将天线阵元等间隔的排列成圆形，得到均匀圆形结构天线阵列，天线阵列中的每个天线阵元的远区辐射电场；(1b)在均匀圆形结构天线阵列的各阵元上，附加小于频率0.0001×f0的频率偏移量，频率分集阵列中每个天线阵元均是等幅激励电流，得到均匀圆形结构频率分集阵列的远场方向图；(2)确定频率分集阵列的正常工作状态：(2a)对均匀圆形结构频率分集阵列的天线阵元频率偏移量Δfn进行时间调制和非线性函数处理；(2b)按照鲁棒性时间常数公式，计算均匀圆形结构频率分集阵列发射信号到达合法接收点处所需时间的鲁棒性时间常数；(2c)将天线阵列的发射信号时刻、到达合法接收点所需时间与频率分集阵列发射信号到达合法接收点所需时间的鲁棒性时间常数相加，将和值作为天线阵列正常工作时的发射信号时刻；(3)产生初始相位：在激励电流相位[0,2π]区间内，随机发生器随机产生增强型粒子群算法中构成种群的P个粒子，作为圆形结构的频率分集阵列发送正交相移键控QPSK信号时天线阵元激励电流初始相位，每个粒子的搜索空间的维度为D，所述搜索空间维度D的大小等于均匀圆形结构频率分集阵列阵元的总数N；(4)确定初始全局最优粒子：(4a)从正交相移键控QPSK信号的四个复信号中选取一个未选过的复信号，利用适应度计算公式，计算圆形结构的频率分集阵列发送所选复信号时，增强型粒子群算法的种群中每个粒子的适应度函数值：(4b)将种群中所有粒子的适应度函数值，按照从小到大进行排序，从中选取最小适应度函数值，将所选最小适应度函数值对应的粒子，作为种群中第1次更新时的全局最优粒子；(5)利用下述的速度更新公式，更新种群中每个粒子的速度：其中，表示在D维搜索空间内，第τ+1次更新后，种群中第i个粒子的速度，w表示惯性权重因子，表示在D维搜索空间内，第τ次更新后，种群中第i个粒子的速度，c1表示取值为1.5的学习因子，r1表示随机数生成器生成的D维随机数，表示在D维搜索空间内，第τ次更新后，种群中第i个粒子的个体极值相位，表示在D维搜索空间内，第τ次更新后，种群中第i个粒子的相位，c2表示取值为1.5的学习因子，r2表示随机数生成器生成的D维随机数，2CN108900235A权利要求书2/4页表示在D维搜索空间内，第τ次更新后种群的全局最优粒子相位，c3表示取值为1的学习因子，r3表示随机数生成器生成的D维随机数，表示在D维搜索空间内，第τ次更新后，种群中第i-1个粒子个体极值相位；(6)按照下式，更新种群中每个粒子的相位：其中，表示在D维搜索空间内，第τ+1次更新后，种群中第i个粒子的相位，表示在D维搜索空间内，第τ次更新后，种群中第i个粒子的相位，表示在D维搜索空间内，第τ+1次更新后，种群中第i个粒子的速度；(7)确定当前更新后的种群全局