一种多输入多输出变换域通信系统的设计与仿真

摘 要： 传统的变换域通信系统TDCS(Transform Domain Communication System)在获得强抗干扰能力的同时，存在传输有效性差的问题，这已成为制约其广泛应用的技术瓶颈。通过引入多输入多输出MIMO（Multiple-input Multiple-output）技术改进收发端天线，提出了一种多输入多输出变换域通信系统（MIMO-TDCS）。对其基本原理和收发信机模型作了简要介绍，并进行了信道容量的分析和仿真，结果表明， MIMO-TDCS是一种兼具传输有效性和可靠性的通信手段。
关键词： 多输入多输出； 变换域通信系统； 信道容量； 抗干扰

随着军事通信在现代战争中作用的不断提高，以消除干扰和保证信息可靠传输为目的的通信抗干扰的作用和地位也日益受到重视。为解决军用飞机编队内部在极强的电磁干扰下仍具有可靠的通信和保密能力，基于躲避干扰的理念，美国空军提出了变换域通信系统TDCS(Transform Domain Communication System)。
变换域通信系统虽然具备较强的抗干扰能力，但传统TDCS收发端的单天线设计使其很难提高信道的容量，大大降低了传输的有效性。在无线频谱资源相对匮乏的今天，多输入多输出MIMO(Multiple-input Multiple-output)无线通信系统已经体现出其优越性，它能在不增加发射功率和带宽的条件下，通过空间复用使信道容量得到大幅提升[1]。因此提出了一种多输入多输出变换域通信系统(MIMO-TDCS)，旨在利用MIMO技术提高TDCS的传输效率。
1 MIMO-TDCS模型
1.1 TDCS收发信机模型
传统的抗干扰通信系统(如直扩、跳频)只是在系统的接收端被动地处理干扰。与之不同，TDCS能使收发双方同时避免使用被污染的频谱(包括敌方实施干扰以及己方正使用的频谱)进行信号的传输。这样就相当于在复杂的电磁环境中找到了一个干净的频段进行通信，从而实现了抗干扰[2,3]。这是一种主动式的抗干扰