频率选择性建模与分析针对 OFDM 集成宽带钳天线系统-计算机科学-机器学习.pdf

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频率选择性建模与分析针对OFDM集成宽带钳天线

系统

JianXiao,JiWang,MingZeng,YuanweiLiu,Fellow,IEEE,andGeorgeK.Karagiannidis,Fellow,IEEE

摘要—此信件研究了夹持天线系统（PASS）与正交频分复夹持天线系统（PASS），通过利用电介质波导上的动态

用（OFDM）的集成，以确保它们的兼容性并探索PASS内在天线重新定位来创建可控的视距链路，从而直接缓解自

的选择性频率行为。首先，基于波导电磁一致性建模和耦合模式由空间路径损耗并克服LoS阻挡[2],[3]。由于PASS设

理论，提出了一个适用于OFDMPASS的端到端信道模型，该

计用于高频段，这些频段拥有大量的带宽以实现高速通

模型包括频率相关的波导衰减、色散和天线耦合效应。此外，揭

示了OFDM循环前缀（CP）开销对工作频率接近波导截止频信，因此很自然地要研究将PASS与典型的正交频分复

本率的临界依赖性。另外，在基于路径损耗最小化的近似夹持天线用（OFDM）技术相结合，以确保PASS的兼容性，并

译位置策略的基础上，推导出了OFDMPASS中子载波之间的充分利用其在现代宽带系统中的潜力。然而，这种集成

相位失准效果，这表明相位失准在更宽的带宽和更大的阵列尺寸受到波导传播和夹持天线（PA）耦合固有的频率依赖

中下会加剧。数值结果表明：1）OFDMPASS中的选择性频率行为的挑战。

2效应导致子载波可实现速率发生显著变化，强调了有效通信必须

v在高于波导截止频率的操作中进行的必要性；2）当工作频率接在PASS中，信号通过电介质波导以最小的损耗传

6

3近截止频率时，波导色散需要相当大的CP开销，严重损害了播，并通过PA辐射到自由空间。波导和PA之间的耦

6OFDMPASS的频谱效率；和3)实际的PASS中温和的线性合机制由耦合理论[4]–[6]决定，该理论确定了信号传

0波导衰减比固定位置天线严重的对数路径损耗特性更有优势。

2输效率。虽然波导提供低损耗信号传播，但波导固有的

.

5IndexTerms—耦合模理论，夹钳天线系统（PASS），正频率选择性为OFDMPASS带来了独特的挑战。特别

0交频分复用（OFDM），波导色散。

5是，与自由空间信道不同，波导作为色散介质表现出

2显著的色散特性，这固有地限制了高速率PASS链路性

:

vI.介绍能，导致脉冲失真。这一限制在OFDMPASS中尤为

i

x

rHE无线通信系统的发展一直受到天线技术进步突出，在其中传播常数和群速度随子载波频率非线性变

a

T的推动，从传统的多输入多输出（MIMO）系统化。此外，波导与PA之间的耦合效率对频率依赖的相

到新兴的灵活MIMO范式[1]。虽然典型的灵活MIMO位匹配和耦合强度[7]非常敏感。以前的研究调查了单

技术，如流体和可移动天线，提供了改进的适应性，但载波PASS场景[8]–[10]，但详细且严格的分析对于理

它们仍可能在稳健地缓解严重的大型衰落方面面临重解OFDMPASS中的频率选择性相互作用、系统性能

大挑战。这在高频通信频段尤为突出，在这些频段中，及其限制至关重要。

信号固