【摘 要】
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Wi-Fi(Wireless Fidelity)无线通信技术的发展,使无线设备之间的互联互通成为现实,极大便利了人们的日常生活。然而,由于室内无线环境的不确定性和通信障碍物的影响,信号衰弱和阴影的产生不可避免,无线信道的能量利用率低下,从而使得室内无线通信不可靠,降低了无线终端用户的通信服务质量,极大限制了室内Wi-Fi无线通信系统的优化发展。为此,本文从信道调控的角度出发,提出了一种基于可调散射
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Wi-Fi(Wireless Fidelity)无线通信技术的发展,使无线设备之间的互联互通成为现实,极大便利了人们的日常生活。然而,由于室内无线环境的不确定性和通信障碍物的影响,信号衰弱和阴影的产生不可避免,无线信道的能量利用率低下,从而使得室内无线通信不可靠,降低了无线终端用户的通信服务质量,极大限制了室内Wi-Fi无线通信系统的优化发展。为此,本文从信道调控的角度出发,提出了一种基于可调散射体的室内Wi-Fi无线信道增强技术,以可调散射体对电磁波的散射特性抵抗室内多径信道衰落,提高Wi-Fi通信系统的可靠性。具体研究内容如下:首先,介绍了Wi-Fi无线通信技术的发展,并分析了可调散射体在融入室内无线环境和降低传输信号能量衰落方面所具备的优势。针对室内无线环境复杂的问题,研究了室内无线信道传输特性和建模方法,提出基于神经网络的新型室内Wi-Fi无线信道模型,通过对信道参数的演算,发展出了利用可调散射体为无线信道附加相位提升信道参数的新思路。其次,基于可调散射体对电磁波的反射特征,结合室内Wi-Fi无线环境的信道传输特性,在Matlab平台上建立了Dropout跨层神经网络可调散射信道模型。利用空间矢量法编码可调散射体阵列,通过仿真分析了室内无线信道随距离的衰减特性,并且验证了可调散射体对无线信道的有效调控。针对多点传输信道引起的可调散射体单元状态冲突问题,本文提出了多点增强优化算法。该算法通过全局调控,同时兼顾多发射端和多接收端,保证了多点能量聚焦和宽带信道参数提升,极大地提高了Wi-Fi的通信质量。最后,基于所设计的1bit可调散射体和无线信道模型,搭建了实地实验平台,完成了多发单收(Multiple-Input Single-Output,MISO)和多发多收(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统的Wi-Fi无线信道增强测试,验证了室内Wi-Fi无线信道通过可调散射体提升信道参数、增大接收功率、多点宽带聚焦的可行性。本文提出的基于可调散射体的室内Wi-Fi无线信道增强技术,能够有效解决Wi-Fi链路衰减大、信道能量利用率低、通信质量不佳等技术难题,为未来Wi-Fi无线通信系统的优化提供了全新实现方式,同时,为智能工厂、智慧家居等信息化领域的建设提供了强有力的技术支撑,具有重要的研究意义和实际应用价值。
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