UWB-OFDM系統(tǒng)中若干關鍵技術的研究.pdf

1、由于現(xiàn)實工作、生活和娛樂中對高質量、高速率數(shù)字多媒體業(yè)務的需求不斷地增長，驅動著更高通信速率的通信方式出現(xiàn)，UWB技術是目前唯一能夠滿足這些要求的一種高速、短距離無線通信技術，與現(xiàn)有的和新近出現(xiàn)的無線技術相比，UWB技術的一些性能優(yōu)勢是顯而易見的，它是一種高速率、低成本、低功耗的頗具潛力的物理層技術。在多帶OFDM聯(lián)盟(MBOA)的支持下，幾乎所有著名的半導體、消費電子終端設備、個人計算機以及移動設備的生產(chǎn)廠家都把多帶OFDM方案(MB

2、-OFDM，也叫UWB-OFDM)作為UWB的最佳解決方案。UWB-OFDM擁有很多技術優(yōu)勢，它基于多帶OFDM調(diào)制技術，它把UWB頻譜分成很多子帶，每個子帶500MHz左右。目前，UWB-OFDM技術在短距離、高速無線連接方面的應用還是一個嶄新的課題，許多理論問題和關鍵技術仍有待于進行深入研究。 本文對已成為IEEE 802.15.3a高速WPAN事實標準的UWB-OFDM技術進行了比較全面地闡述，同時將它與DS-UWB技術進

3、行了相關比較。研究了UWB-OFDM無線通信系統(tǒng)中物理層的一些關鍵技術，主要工作涉及UWB-OFDM．信道模型、UWB-OFDM系統(tǒng)盲符號定時同步以及UWB-OFDM系統(tǒng)的多速率設計等。 UWB技術主要有兩種實現(xiàn)方式。最初的UWB是通過脈沖方式實現(xiàn)的，它發(fā)射持續(xù)時間極短、帶寬為幾個GHz的基帶脈沖，數(shù)據(jù)調(diào)制使用PAM或PPM；最近一種實現(xiàn)UWB技術的新方法是多帶方法，它將3.1～10.6GHz的UWB頻帶分成許多帶寬大于500M

4、Hz的子帶，每個子帶用OFDM調(diào)制。在第二章中，介紹了UWB-OFDM系統(tǒng)的基本理論與結構，并將它與DS-UWB系統(tǒng)在許多方面進行相關比較，包括頻寬取舍、覆蓋范圍、接收機復雜度、抗多徑特性、共存性及行業(yè)支持等等。UWB-OFDM解決方案比DS-UWB解決方案更適合于高速UWB通信系統(tǒng)；而DS-UWB方案更適用于低速WPAN應用。 信道建模的目的是為了了解UWB設備所處的信道的傳播特性，有助于實現(xiàn)一個有效的高速UWB通信系統(tǒng)。UW

5、B信道建模必須在簡單模型與對信道精確描述兩方面作權衡折衷。在第3章中，本文在前人工作的基礎上，總結了超寬帶信道的傳播特征，介紹了典型超寬帶信道模型。為了得到與具體系統(tǒng)帶寬相匹配的信道模型，研究了IEEE802.15.3a多徑信道的離散化問題，分析了使用該模型時存在的問題，并基于抽樣率轉換理論提出兩種較為合理的帶通UWB信道設計方案，該方案最大程度地保持了UWB信道的在不同頻段的信道特性。然后將該方案應用于UWB-OFDM系統(tǒng)，給出了UW

6、B-OFDM系統(tǒng)信道模型的統(tǒng)計特征，最后的計算結果表明這種設計方法極好地保持了UWB信道相應頻段的本質。本文的帶通UWB信道設計方法加上Intel提供的低通型信道設計方法，構成了完整的UWB信道設計方案。在第4章中，提出一種適合于UWB-OFDM系統(tǒng)的符號盲同步方法。該方法是基于UWB-OFDM符號中的零前綴ZP功率出現(xiàn)規(guī)律性的分布特性，利用滑動窗能量檢測的辦法來進行符號同步。研究了高斯信道、瑞利信道和UWB信道下的符號同步方法，井詳細

7、分析了瑞利信道和UWB信道下接收信號的能量分布特性。為了提高同步性能，設計了多滑動窗方法代替雙滑動窗方法。計算機仿真分析表明該方法無論在高斯信道、瑞利信道還是UWB信道下都具有優(yōu)異的性能。 美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)對超寬帶信號進行了嚴格的輻射功率譜密度限制(≤-41.3dBm/MHz)，如何充分利用UWB系統(tǒng)可輻射功率是需要解決的難題。在第5章中，提出了一種UWB-OFDM系統(tǒng)的改進方案，該方案在不改變現(xiàn)有的IEEE802.