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MIMO系统的散射与重构成像问题的研究

作　者: 李维
导　师: 金亚秋
学　校: 复旦大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 多输入多输出(MIMO) 电磁散射计算三维重构成像三维粗糙面复杂目标
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 36次
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内容摘要

多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output, MIMO)技术是近几年的热点研究技术,并且被广泛发展和应用。本文追踪这一热点,对MIMO系统进行了一系列的研究。本文基于电磁学散射计算方法.对系统信道和观测目标进行几何建模以及电磁散射计算,研究信道模型几何参数改变对MIMO系统容量的影响,以及SIMO系统的复杂目标的三维重构成像问题。本文具体工作如下：1、多天线构成的多输入多输出(MIMO)是B3G/4G系统的关键技术之一。本文建立下垫三维粗糙面的MIMO信道模型,用基尔霍夫(Kirchhoff Approximation, KA)近似随机粗糙面散射的数值计算方法研究下垫粗糙面产生的随机多路径传输对MIMO信道矩阵的影响,并数值地讨论接收、发射天线阵列位置以及下垫粗糙面几何参数对MIMO系统信道容量的影响。结果表明,双站距离大、天线高度低时,下垫随机粗糙面对MIMO信道容量的影响显著。当天线阵元间距小时,下垫粗糙面将显著增大MIMO系统信道容量：当天线间距大时,粗糙面减小MIMO系统信道容量。2、提出一整套单输入多输出(Single Input And Multiple Output, SIMO)频率步进线阵列下视雷达对一复杂电大三维体目标的电磁散射数值模拟、成像、及其几何特征重构的仿真方法。采用双向射线解析跟踪方法(Bidirectional Analytic Ray Tracing Method, BART),数值计算随机粗糙面上复杂目标的双站极化散射场：基于下视聚束模式的线阵列频率步进雷达SIMO运动合成二维孔径,获取包含幅度与相位的散射矩阵；通过距离徙动算法(Range Migration Algorithm, RMA)获得三维分辨图像,实现三维目标几何特征的重构。计算个例给出了粗糙地面上坦克目标与粗糙海面上舰船目标的散射、成像与重构。同时,又采用FEKO软件的物理光学(Physical Optics, PO)算法计算简单体目标散射场及其成像重构,作为验证与比较,论证了本理论方法可行与准确高效的良好性能。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 MIMO系统电磁散射研究的意义  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
  1.4 本文工作与创新点  14-16
第二章下垫面为三维粗糙面的MIMO信道模型性能分析  16-26
  2.1 引言  16-17
  2.2 MIMO系统的信道容量  17
  2.3 粗糙面散射的基尔霍夫(KA)近似方法  17-19
  2.4 三维粗糙面上MIMO信道矩阵  19-20
  2.5 三维粗糙面上MIMO模型仿真结果  20-24
  2.6 总结  24-26
第三章复杂目标电磁散射仿真与SIMO立体重构  26-48
  3.1 引言  26-27
  3.2 SIMO雷达的三维目标重构算法  27-30
    3.2.1 基于强散射点模型的成像原理  28-30
    3.2.2 分辨率和采样准则  30
  3.3 复杂目标电磁散射仿真计算  30-34
    3.3.1 复杂目标几何建模  30-31
    3.3.2 FEKO-PO算法  31-32
    3.3.3 复杂电大三维目标散射的BART计算  32-34
  3.4 数值仿真结果  34-46
    3.4.1 近场散射数据仿真重构与成像  34-35
    3.4.2 远场散射数据仿真重构与成像  35-46
  3.5 结论  46-48
第四章结论与展望  48-50
附录A 粗糙面上感应场及遮蔽函数的计算  50-52
参考文献  52-58
攻读硕士期间发表论文  58-59
致谢  59-60

MIMO系统的散射与重构成像问题的研究

内容摘要

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