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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到了各研究機(jī)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(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，因此在高速無(wú)線個(gè)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(hào)受到頻率選擇性衰落，信號(hào)能量被擴(kuò)展到幾個(gè)甚至幾十個(gè)符號(hào)周期以外，這給接收機(jī)收集多徑能量帶來(lái)困難的同時(shí)也對(duì)信號(hào)的檢測(cè)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(lái)的兩種影響出發(fā)，研究了IEEE802.15.3a信道中Rake接收機(jī)的性能，并從時(shí)域均衡和改進(jìn)接收機(jī)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(jì)算機(jī)仿真而難于理論分析的問(wèn)題。得到的數(shù)學(xué)模型分成統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的四個(gè)部分，包括一個(gè)確定值、兩個(gè)有限二維泊松過(guò)程以及一個(gè)有限二維泊松簇生過(guò)程。利用該數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)

3、了IEEE802.15.3a信道在一定時(shí)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(jī)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(shí)，利用提出的數(shù)學(xué)模型分析了Rake接收機(jī)誤碼率與觀測(cè)時(shí)間的關(guān)系。存在多徑干擾時(shí)，通過(guò)研究多徑干擾的信號(hào)模型提出了半解析分析Rake

4、接收機(jī)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(jí)仿真結(jié)果相吻合。 再次，從時(shí)域均衡角度研究了多徑干擾的抑制。針對(duì)Rake接收提出了Ungerboeck型最大似然序列估計(jì)的一種近似方法。這種方法用Rake接收機(jī)的沖激響應(yīng)代替序列估計(jì)中信道的沖激響應(yīng)，降低了序列估計(jì)的復(fù)雜度。與其它時(shí)域均衡技術(shù)相比，在CM1信道中這種方法最接近Rake接收機(jī)的誤符號(hào)率下限。最后，從改進(jìn)Rake接收機(jī)算法和結(jié)構(gòu)的角度研究了多徑干擾的抑

5、制。通過(guò)研究每個(gè)Rake分支的碼片級(jí)采樣輸出所對(duì)應(yīng)的信號(hào)模型，在最優(yōu)符號(hào)級(jí)合并的基礎(chǔ)上提出了碼片級(jí)最優(yōu)合并，這種方式利用了直擴(kuò)超寬帶系統(tǒng)內(nèi)在的重復(fù)分集，增加了接收機(jī)抑制多徑干擾的自由度。根據(jù)PRake接收機(jī)信號(hào)模型與異步多用戶(hù)CDMA信號(hào)模型的相似性提出了基于解相關(guān)算法的PRake接收機(jī)來(lái)抑制多徑干擾。另外，通過(guò)變換信號(hào)模型，研究了單用戶(hù)系統(tǒng)中線性多用戶(hù)檢測(cè)接收機(jī)的多徑干擾抑制能力。針對(duì)線性多用戶(hù)檢測(cè)接收機(jī)濾波器權(quán)向量計(jì)算復(fù)雜度高、收斂