直接序列超寬帶體制空間多用戶通信技術(shù)研究.pdf

1、人類自從誕生之日起就從未停止對浩瀚星空的好奇與探索，近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對太空的探索也越來越深入，對空間通信的要求也越來越高。作為空間通信的主體，空間飛行器也由單一化、大型化向復(fù)合化、小型化發(fā)展，空間飛行器編隊(duì)的概念開始出現(xiàn)并越來越受到研究者的重視。DS-UWB（Direct Sequence Ultra-Wideband）由于其具有高得數(shù)據(jù)傳輸率、多徑效應(yīng)抵抗能力強(qiáng)、容易實(shí)現(xiàn)頻譜共存等優(yōu)點(diǎn)，所以適和用于構(gòu)建空間編隊(duì)飛行器

2、通信鏈路。本文重點(diǎn)研究了DS-UWB體制空間多用戶通信系統(tǒng)的以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：多用戶檢測技術(shù)、超寬帶脈沖波形設(shè)計(jì)和頻譜共存技術(shù)。
　　首先，本文分析了超寬帶DS-UWB系統(tǒng)的通信模型，從超寬帶信號的發(fā)射、傳播和接收等方面對其進(jìn)行了研究。分析了空間編隊(duì)飛行器超通信系統(tǒng)的信道模型，推導(dǎo)其鏈路方程并分析了鏈路性能。得到了發(fā)射功率、傳播距離和信道容量之間的關(guān)系，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，證明了DS-UWB信號可以用于超寬帶編隊(duì)飛行通信系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)

3、距離傳播。之后分析了DS-UWB系統(tǒng)的接收性能，推導(dǎo)出多用戶情況下的理論誤碼率公式，并得出傳統(tǒng)的相干接收機(jī)是沒有多址干擾抑制能力和抗遠(yuǎn)近效應(yīng)能力的結(jié)論。
　　其次，針對傳統(tǒng)相干接收機(jī)在多址干擾抑制能力和抗遠(yuǎn)近效應(yīng)能力行的不足，本文提出了兩種多用戶檢測算法。一種是將多用戶檢測問題等效做組合優(yōu)化問題后利用人工蜂群算法思想來解決；二是利用拉格朗日乘數(shù)法構(gòu)造特征函數(shù)，然后利用門限檢測和似然度檢驗(yàn)來糾正相干接收機(jī)輸出中的誤碼。通過仿真實(shí)驗(yàn)也

4、驗(yàn)證了這兩種算法在誤碼率、抗遠(yuǎn)近效應(yīng)和計(jì)算復(fù)雜度等方面較經(jīng)典多用戶檢測算法都有著明顯的優(yōu)勢，符合空間編隊(duì)飛行器DS-UWB通信系統(tǒng)的要求。
　　最后，針對超寬帶系統(tǒng)和窄帶系統(tǒng)的頻譜共存問題，本文首先建立起窄帶系統(tǒng)和超寬帶系統(tǒng)相互之間的干擾模型，并分析相互影響下的各自的接收性能，研究滿足一定通信性能下的各自信號的功率問題；然后通過設(shè)計(jì)具有陷波特性的超寬帶脈沖，使兩種通信系統(tǒng)的信號在頻域上相互分開，從而使超寬帶系統(tǒng)和窄帶系統(tǒng)達(dá)到頻譜共