傳輸參考超寬帶系統(tǒng)中的接收機優(yōu)化設計與性能研究.pdf

1、超寬帶是一種新興的短距離無線通信技術，它通過發(fā)射極短的脈沖信號傳輸數(shù)據(jù)，具有成本低廉、功耗較小，電路實現(xiàn)簡單，抗多徑能力強等諸多優(yōu)點。超寬帶可與現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)共享頻譜，因此在頻譜資源日益緊張的今天，超寬帶技術逐漸成為無線通信領域研究與開發(fā)的熱點。目前，超寬帶無線電被視為下一代無線通信的關鍵技術之一，并將成為人類實現(xiàn)未來短程高速無線通信的理想選擇。由于室內環(huán)境具有復雜的散射特性，超寬帶無線信道通常含有數(shù)百條多徑。傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)采用R

2、AKE接收技術收集多徑能量。但RAKE接收要達到較好的檢測性能，就必須進行精確的信道估計，搜索出每個耙指的納秒級精確時延和增益系數(shù)，這是非常困難的。此外，RAKE接收所需要的大量延遲分支將使接收機的復雜度急劇增加，成本昂貴。與RAKE接收相比，傳輸參考（TR）超寬帶技術避免了復雜的信道估計，降低了對同步的要求，并對信道引起的脈沖形變具有魯棒性，因此傳輸參考超寬帶受到人們越來越多的關注。 本文在介紹了超寬帶背景知識之后，對超寬帶系

3、統(tǒng)的若干關鍵技術進行了歸納，并詳細、重點地對TR-UWB技術進行了分析和總結。通過對已存在的各種接收檢測算法的研究與分析，發(fā)現(xiàn)TR-UWB系統(tǒng)中，特別是考慮到信息傳輸速率和脈沖間干擾（IPI）時，最大的挑戰(zhàn)就是設計出低復雜度而又具有高性能的接收檢測算法。為此本文創(chuàng)新性地提出一種m序列編碼的TR-UWB系統(tǒng)。通過調用m序列編碼，TR系統(tǒng)中的參考脈沖和數(shù)據(jù)脈沖可以連續(xù)發(fā)送。這種連續(xù)發(fā)送脈沖的幀結構，不僅可以大大的提高系統(tǒng)的速率，而且還可以有

4、效地消除脈沖間的IPI。在接收端，我們利用m序列的循環(huán)相加移位特性（CAP），采用一個延遲線和相關器即可實現(xiàn)信息檢測，使系統(tǒng)的設備復雜度降低至最小。特別需要指出的是，傳統(tǒng)的TR系統(tǒng)和現(xiàn)有的許多方案中均需要較長的延遲線，這在實際工程中很難實現(xiàn)，而本文所提的TR系統(tǒng)只需要很短的延遲線，這解決了TR系統(tǒng)在實現(xiàn)方面的一個主要難題。隨后，本文詳細分析推導出系統(tǒng)檢測性能，并給出了二進制系統(tǒng)在UWB密集多徑信道下的閉式解。理論分析和系統(tǒng)仿真均有力的證

5、明，本文提出的m序列編碼的TR系統(tǒng)較其他的TR系統(tǒng)有更高的傳輸信息速率和接收檢測性能。本文在繼承上一方法優(yōu)點的同時，為獲得更好的誤比特率，又提出一種改進的接收檢測算法。通過充分利用信號獨特的幀結構和m序列碼字之間的近似正交性，直接從接收到的信號中構建出干凈的解調模板。構造模板的過程不僅消除了脈沖間干擾，同時也有效地降低了模板中的噪聲。在略微增加設備復雜度的條件下，進一步提高了系統(tǒng)的檢測性能和系統(tǒng)效率。仿真和分析都充分證明了系統(tǒng)的可行性和