基于阵列天线的定向调制系统设计及仿真开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着无线通信技术的快速发展，无线通信系统对安全性、可靠性和频谱效率的要求越来越高。

传统的无线通信系统采用全向广播的方式进行信息传输，存在着易被窃听、电磁污染严重、频谱利用率低等问题。

定向调制技术作为一种新兴的物理层安全技术，能够将信号能量集中在目标用户方向，并在非目标用户方向形成信号抑制，有效地解决了传统无线通信系统存在的安全性和频谱效率问题，近年来引起了国内外学者的广泛关注。

2. 本选题国内外研究状况综述

定向调制技术作为一种新兴的物理层安全技术，近年来在国内外受到了广泛关注和研究。

国内方面，清华大学、北京邮电大学、东南大学等高校在定向调制技术方面取得了一系列研究成果。

例如，清华大学的学者提出了一种基于相控阵列天线的定向调制方法，实现了信号在空间上的定向传输；北京邮电大学的学者研究了基于特征子空间的定向调制算法，提高了系统的抗干扰性能；东南大学的学者则探索了定向调制技术在多用户场景下的应用。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题主要研究基于阵列天线的定向调制系统设计与仿真，具体研究内容如下：
1.定向调制系统基本原理研究:研究传统调制技术与定向调制技术的差异，分析定向调制技术的原理、优缺点以及应用场景；研究阵列天线的基本原理，分析不同类型阵列天线的特性，为后续定向调制系统设计奠定理论基础。

2.阵列天线设计:研究均匀线阵、均匀圆阵等不同类型阵列天线的特性，分析阵元数目、阵元间距、阵列形状等参数对定向调制系统性能的影响；基于仿真软件对设计的阵列天线进行仿真分析，验证其性能指标。

3.定向调制算法设计:研究基于特征向量分解、基于人工神经网络等定向调制算法，分析其优缺点和适用场景；针对现有算法的不足，提出改进的定向调制算法，并对其性能进行分析。

4. 研究的方法与步骤

本课题的研究方法将采用理论分析、仿真实验和结果比较相结合的方式进行。

1.首先，将进行文献调研，深入了解定向调制技术、阵列天线设计、信号处理等相关领域的国内外研究现状，为课题研究奠定理论基础。

2.其次，将对定向调制系统进行理论分析，建立系统模型，研究不同调制方式、阵列天线结构、定向调制算法对系统性能的影响，并推导出相关性能指标的表达式。

5. 研究的创新点

本课题的研究创新点主要体现在以下几个方面：
1.提出一种改进的定向调制算法：针对现有定向调制算法存在的不足，例如计算复杂度高、对信道估计误差敏感等问题，本课题将研究并提出一种改进的定向调制算法，以提高系统的性能和鲁棒性。

2.优化阵列天线设计：针对定向调制系统对阵列天线性能的要求，例如高增益、低旁瓣等，本课题将研究并优化阵列天线设计，以提高系统的定向传输性能和抗干扰能力。

3.构建更加完善的仿真平台：本课题将构建一个更加完善的定向调制系统仿真平台，可以对不同类型的调制方式、阵列天线结构、定向调制算法进行仿真分析，为定向调制技术的研究提供一个更加有效的工具。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 刘畅. 基于阵列天线的物理层安全传输技术研究[d]. 南京: 南京邮电大学, 2020.

[2] 王勇. 基于索引调制的毫米波大规模mimo安全通信技术研究[d]. 西安: 西安电子科技大学, 2021.

[3] 周浩. 面向安全通信的智能反射面辅助毫米波系统设计[d]. 成都: 电子科技大学, 2022.