超寬帶通信系統(tǒng)性能分析與多徑干擾抑制.pdf

1、由于脈沖超寬帶(IR-UWB)具有傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、抗多徑能力強等優(yōu)點，近年來受到了各研究機構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化組織的廣泛關(guān)注。它能夠以低功耗、低復(fù)雜度和低成本實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，因此在高速無線個人局域網(wǎng)(WPAN)中有著良好的應(yīng)用前景。但是在室內(nèi)密集多徑信道中，高速超寬帶信號受到頻率選擇性衰落，信號能量被擴展到幾個甚至幾十個符號周期以外，這給接收機收集多徑能量帶來困難的同時也對信號的檢測造成干擾，制約了高速超寬帶通信系統(tǒng)的性能。 本

2、文從密集多徑信道給超寬帶通信帶來的兩種影響出發(fā)，研究了IEEE802.15.3a信道中Rake接收機的性能，并從時域均衡和改進(jìn)接收機算法、結(jié)構(gòu)的角度討論了多徑干擾的抑制。 首先，在考慮簇和簇內(nèi)多徑有限性的基礎(chǔ)上，提出了IEEE 802.15.3a信道模型的數(shù)學(xué)模型，解決了其易于計算機仿真而難于理論分析的問題。得到的數(shù)學(xué)模型分成統(tǒng)計獨立的四個部分，包括一個確定值、兩個有限二維泊松過程以及一個有限二維泊松簇生過程。利用該數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)

3、了IEEE802.15.3a信道在一定時間窗內(nèi)到達(dá)的平均多徑數(shù)、平均多徑數(shù)密度分布以及功率延遲分布，得到了它們的閉合表達(dá)式，從而能夠更加直觀、精確地分析信道特性。 其次，基于以上提出的信道數(shù)學(xué)模型，解析地分析了在IEEE 802.15.3a信道中接收機捕獲一定能量所需要利用的多徑數(shù)。在不存在多徑干擾時，利用提出的數(shù)學(xué)模型分析了Rake接收機誤碼率與觀測時間的關(guān)系。存在多徑干擾時，通過研究多徑干擾的信號模型提出了半解析分析Rake

4、接收機性能的方法，該方法在CM4信道中非常有效，其分析結(jié)果與波形級仿真結(jié)果相吻合。 再次，從時域均衡角度研究了多徑干擾的抑制。針對Rake接收提出了Ungerboeck型最大似然序列估計的一種近似方法。這種方法用Rake接收機的沖激響應(yīng)代替序列估計中信道的沖激響應(yīng)，降低了序列估計的復(fù)雜度。與其它時域均衡技術(shù)相比，在CM1信道中這種方法最接近Rake接收機的誤符號率下限。最后，從改進(jìn)Rake接收機算法和結(jié)構(gòu)的角度研究了多徑干擾的抑

5、制。通過研究每個Rake分支的碼片級采樣輸出所對應(yīng)的信號模型，在最優(yōu)符號級合并的基礎(chǔ)上提出了碼片級最優(yōu)合并，這種方式利用了直擴超寬帶系統(tǒng)內(nèi)在的重復(fù)分集，增加了接收機抑制多徑干擾的自由度。根據(jù)PRake接收機信號模型與異步多用戶CDMA信號模型的相似性提出了基于解相關(guān)算法的PRake接收機來抑制多徑干擾。另外，通過變換信號模型，研究了單用戶系統(tǒng)中線性多用戶檢測接收機的多徑干擾抑制能力。針對線性多用戶檢測接收機濾波器權(quán)向量計算復(fù)雜度高、收斂