單比特通信系統(tǒng)時域均衡技術(shù)研究.pdf

1、隨著脈沖超寬帶(IR-UWB)技術(shù)民用化的推廣以及現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，IR-UWB技術(shù)在室內(nèi)短距離系統(tǒng)中的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。IR-UWB是短距離高速通信場景下一種簡單高效的通信技術(shù)。其技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低、功耗低、成本低以及高的通信速率和系統(tǒng)吞吐量（三低一高）。UWB通信系統(tǒng)所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)可以覆蓋當(dāng)前短距離高速通信的大部分需求。
　　雖然UWB通信系統(tǒng)有上述的諸多優(yōu)勢，但是UWB的發(fā)展現(xiàn)狀卻并不盡如人意。其中一

2、個重要原因就是目前UWB通信系統(tǒng)的接收機(jī)在硬件實(shí)現(xiàn)上還面臨諸多困難。首先，UWB信號帶寬極大，脈沖持續(xù)時間極短，故接收機(jī)在接收端需要高速率高精度的模擬數(shù)字化器件(ADC)采樣。就當(dāng)前的硬件工藝水平而言，設(shè)計和制造出高速高精度ADC的難度是相當(dāng)大的;其次，UWB信號的多徑分辨能力強(qiáng)。多徑分辨能力對于小范圍內(nèi)精確定位具有很大幫助。然而，在通信系統(tǒng)中，當(dāng)信道的多徑時延擴(kuò)展時間遠(yuǎn)大于信號的符號周期時，相鄰的符號間就會產(chǎn)生碼間串?dāng)_(Inter-S

3、ymbol-Interference，ISI)，從而限制通信系統(tǒng)的傳輸速率，影響信息傳輸質(zhì)量。針對第一點(diǎn)問題，研究人員已經(jīng)提出了通過使用低精度量化接收技術(shù)來避免實(shí)現(xiàn)的高速高精度量化ADC帶來的技術(shù)困難。其中，單比特接收技術(shù)又是低精度接收技術(shù)中的一個特例。單比特技術(shù)以憑借其獨(dú)特的量化方式和簡單的硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢逐漸進(jìn)入了研究人員的視野。本文主要研究的內(nèi)容就是如何在UWB單比特通信系統(tǒng)中有效解決ISI問題，重點(diǎn)研究單比特時域均衡技術(shù)。
　

4、　本文的主要研究內(nèi)容安排如下:緒論部分回顧脈沖超寬帶技術(shù)的發(fā)展歷程，介紹當(dāng)前IR-UWB通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢和存在的技術(shù)困難，并且闡明使用單比特通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)短距離通信的應(yīng)用場景。第二章對當(dāng)前通信系統(tǒng)中主要的均衡技術(shù)和方法進(jìn)行介紹，提出單比特下均衡技術(shù)的特殊性和技術(shù)難點(diǎn)。接下來的兩章分別介紹了單比特最大似然(ML)檢測方法和單比特時域聯(lián)合解調(diào)解碼算法(JVDA)。其中，本文在單比特ML檢測方法一章中提出了通過反向構(gòu)造ISI波形的方法。這

5、種方法對所有可能的ISI情況進(jìn)行遍歷，找出似然值最大的組合作為輸出。本文隨后分析了ML算法的誤碼率性能和計算復(fù)雜度。在介紹JVDA算法一章中，本文通過維特比算法在單比特通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合解調(diào)解碼算法。仿真結(jié)果表明JVAD算法在相同狀態(tài)數(shù)下比級聯(lián)解碼解調(diào)方法具有1dB的性能增益。與此同時，JVDA算法還可以有效減少解調(diào)和解碼的計算復(fù)雜度。本文最后從室內(nèi)無線信道的特征入手，對JVDA算法出現(xiàn)增益的原因進(jìn)行了分析。
　　綜上所述，本文