脈沖超寬帶接收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及其性能分析.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，短距離高速無線通信已成為通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。脈沖超寬帶技術(shù)由于具有低功耗、高傳輸速率、保密性好等特點(diǎn)，受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。由于脈沖超寬帶信號(hào)傳輸受到路徑損耗、多徑衰落等因素的影響，到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)波形將存在嚴(yán)重失真。同時(shí)，信號(hào)還可能受到多用戶干擾和窄帶干擾的影響，因此脈沖超寬帶系統(tǒng)接收技術(shù)的研究對(duì)提高超寬帶系統(tǒng)性能具有重要意義。 本文主要研究脈沖超寬帶接收系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其性能進(jìn)行分析，

2、包括密集多徑信道環(huán)境下的系統(tǒng)偽隨機(jī)(PN)序列快速同步捕獲，基于天線分集的Rake接收機(jī)，窄帶干擾影響下脈沖超寬帶系統(tǒng)接收性能的分析及相應(yīng)的抗窄帶干擾接收機(jī)設(shè)計(jì)。主要研究成果如下： 1.偽隨機(jī)序列快速同步。提出了兩種利用輔助序列的快速同步方法：(1)基于折半搜索算法的偽隨機(jī)序列快速同步方法；(2)基于MAX/TC準(zhǔn)則的偽隨機(jī)序列快速同步方法。分別推導(dǎo)了兩種快速同步捕獲方法的同步檢測(cè)概率和平均同步捕獲時(shí)間，并通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)所提算法

3、進(jìn)行驗(yàn)證和比較，結(jié)果表明，與其它偽隨機(jī)序列同步算法相比，本文提出的快速同步捕獲算法能夠較大程度上縮短平均同步捕獲時(shí)間。其中，基于MAX/TC準(zhǔn)則的快速同步方法在增加一定復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，具有更快的同步捕獲速度和更好的系統(tǒng)誤碼率性能。 2.基于天線分集的Rake接收機(jī)。將天線分集方法與Rake分集方法相結(jié)合，提出了基于天線分集的Rake接收機(jī)；在直接序列超寬帶系統(tǒng)中，推導(dǎo)了該接收機(jī)的誤碼率性能，并分析了不同天線分集合并算法對(duì)接收性能

4、的影響。結(jié)果表明，采用本文提出的基于天線分集的Pake接收機(jī)能夠較大程度上提高超寬帶系統(tǒng)的誤碼率性能，并且基于天線分集的Rake接收機(jī)中采用自適應(yīng)天線合并算法與采用其它合并算法(如選擇合并、等增益合并)相比，具有更好的接收性能。 3.窄帶干擾影響下的脈沖超寬帶系統(tǒng)接收誤碼率性能分析。以CDMA信號(hào)作為窄帶干擾源，給出多徑信道環(huán)境下，采用高斯近似分析方法得到的系統(tǒng)接收性能。通過求取特征函數(shù)的確定性分析方法，進(jìn)一步推導(dǎo)了多徑環(huán)境下，

5、存在窄帶干擾時(shí)直接序列脈沖超寬帶系統(tǒng)的接收誤碼率性能公式。結(jié)果表明：在視距信道環(huán)境下，當(dāng)干擾強(qiáng)度較大時(shí)，高斯近似分析方法得到的誤碼率性能與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大；而在各種情況下，確定性特征函數(shù)分析方法得到的誤碼率性能與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果均基本吻合；因此，確定性特征函數(shù)分析方法比高斯近似分析方法能夠更為準(zhǔn)確的估計(jì)系統(tǒng)在存在窄帶信號(hào)干擾時(shí)的性能。 4.抑制窄帶干擾接收機(jī)設(shè)計(jì)。研究MMSEC-Rake接收機(jī)的迭代實(shí)現(xiàn)方法，提出了采用ASS-L

6、MS合并和RLS合并的自適應(yīng)Rake接收機(jī)。自適應(yīng)算法中步長等參數(shù)對(duì)接收機(jī)性能具有較大影響，本文利用部分信道估計(jì)信息，對(duì)接收機(jī)中采用的自適應(yīng)合并算法進(jìn)行分析，確定了算法的參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)接收性能，將LMS自適應(yīng)Rake接收機(jī)與天線分集相結(jié)合，提出多天線自適應(yīng)Rake接收機(jī)。在多徑信道環(huán)境下，RLS合并Rake接收機(jī)的性能比ASS-LMS合并Rake接收機(jī)略好，這兩種自適應(yīng)合并接收機(jī)均能夠取得較好的抗窄帶干擾效果；而復(fù)