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文檔簡介
1、隨著互聯(lián)網(wǎng)、多媒體和無線通信技術(shù)的發(fā)展,人們對實(shí)現(xiàn)高速率、高質(zhì)量無線多媒體業(yè)務(wù)的需求越來越迫切。超寬帶(Ultra-WideBandwidth,UWB)通信技術(shù)以保密性高、耗電低、抗多徑衰落能力強(qiáng)、有利于多功能一體化、系統(tǒng)復(fù)雜性和成本低等優(yōu)點(diǎn)成為中短距離高速數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域無線個(gè)人網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)最有力的候選技術(shù)。
隨著移動通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,人們需要在諸如辦公室、商務(wù)樓、超市、住
2、宅或體育設(shè)施等場所內(nèi)進(jìn)行高速、大容量的語音和數(shù)據(jù)傳輸,室內(nèi)通信質(zhì)量受到越來越多的關(guān)注。室內(nèi)UWB無線通信系統(tǒng)信道環(huán)境遠(yuǎn)比室外無線通信和基于連續(xù)波的傳統(tǒng)窄帶或?qū)拵o線通信信道環(huán)境復(fù)雜,體現(xiàn)在信道的沖擊響應(yīng)具有大量的多徑擴(kuò)展,這一特點(diǎn)給接收機(jī)設(shè)計(jì)帶來了很大的困難。本文結(jié)合室內(nèi)無線信道的基本特征,研究接收機(jī)設(shè)計(jì)的兩個(gè)最基本問題,即能量的收集和信號的捕獲,研究并初步解決如何有效的收集并利用能量(天線后的多徑信號能量)以及有效的完成信號的捕獲,建
3、立UWB系統(tǒng)在多徑信道模型下能量收集和捕獲同步的理論分析框架,客觀的評估能量收集和捕獲同步在UWB信道下的性能。論文研究的內(nèi)容包括:
第一,調(diào)制方式簡介。和傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)不同,IR-UWB(ImpulseRadio,IR)系統(tǒng)采用窄脈沖體制,不需要載波調(diào)制,因此接收機(jī)端可以省去鎖相環(huán)等環(huán)節(jié),系統(tǒng)復(fù)雜性和成本低正由此而來。接收端的信號為調(diào)制信號和信道的沖擊響應(yīng)卷積后加上多用戶干擾和窄帶干擾及其加性白高斯噪聲組成,為了后續(xù)系統(tǒng)
4、分析的方便,有必要對調(diào)制方式進(jìn)行簡單的描述及分析。調(diào)制方式簡介為后續(xù)分析提供了理論基礎(chǔ)。
第二,低速UWB系統(tǒng)能量收集研究。在低速率情況下,對于單脈沖調(diào)制而言不存在內(nèi)部符號干擾,對于多脈沖調(diào)制而言不存在內(nèi)部符號干擾(InternalSymbolInterference,ISI)和內(nèi)部幀干擾(InternalFrameInterference,IFI)。根據(jù)SV/IEEE802.15.3a模型的特點(diǎn),推導(dǎo)了幾種調(diào)制方式下ARAK
5、E(AllRAKE)接收機(jī)性能的閉合表達(dá)式,ARAKE接收作為低速率UWB系統(tǒng)BER(BitErrorRate)性能的上界。繼而分析了幾種次最優(yōu)接收機(jī)如PRAKE(PartialRAKE)、SRAKE(SelectiveRAKE)和部分窗口能量收集方法。建立了次最優(yōu)接收半理論分析和仿真相結(jié)合的評估方法。次最優(yōu)接收能夠達(dá)到可接收的BER性能卻降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
第三,高速UWB系統(tǒng)能量收集及其干擾消除研究。在高速率情況下,對于單
6、脈沖將存在ISI,對于多脈沖將存在IFI和ISI。研究了高速BPSK、DS-UWB(DirectSequence)和TR-DS-UWB(TransmitReference)三種調(diào)制方式。對于這三種方式,能量收集的方法都為部分窗口能量收集。建立了單用戶高速UWB通信系統(tǒng)在IFI和ISI存在情況下部分窗口能量收集理論分析體系結(jié)構(gòu),該體系結(jié)構(gòu)首先得到接收端的等效信號接收模型,再考慮一定的均衡算法消除IFI和ISI?;谠摾碚摲治鲶w系結(jié)構(gòu),可以
7、客觀的衡量高速UWB系統(tǒng)在一定的能量收集窗口長度和某一均衡算法下接收系統(tǒng)能夠得到的BER性能。
第四,UWB信號捕獲的研究。首先研究了DS-UWB信號在AWGN(AdditiveWhiteGaussianNoise)信道和多用戶干擾下采用串行搜索策略系統(tǒng)的捕獲性能,將多用戶干擾近似為高斯隨機(jī)變量,分析多用戶干擾對捕獲性能的影響。重點(diǎn)研究了單用戶多徑信道模型下UWB信號的捕獲問題,針對多徑模型下DS-UWB信號的特點(diǎn),提出了基于
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