傳輸參考超寬帶系統(tǒng)中的接收機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與性能研究.pdf

1、超寬帶是一種新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)，它通過(guò)發(fā)射極短的脈沖信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，具有成本低廉、功耗較小，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，抗多徑能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。超寬帶可與現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)共享頻譜，因此在頻譜資源日益緊張的今天，超寬帶技術(shù)逐漸成為無(wú)線通信領(lǐng)域研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。目前，超寬帶無(wú)線電被視為下一代無(wú)線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，并將成為人類實(shí)現(xiàn)未來(lái)短程高速無(wú)線通信的理想選擇。由于室內(nèi)環(huán)境具有復(fù)雜的散射特性，超寬帶無(wú)線信道通常含有數(shù)百條多徑。傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)采用R

2、AKE接收技術(shù)收集多徑能量。但RAKE接收要達(dá)到較好的檢測(cè)性能，就必須進(jìn)行精確的信道估計(jì)，搜索出每個(gè)耙指的納秒級(jí)精確時(shí)延和增益系數(shù)，這是非常困難的。此外，RAKE接收所需要的大量延遲分支將使接收機(jī)的復(fù)雜度急劇增加，成本昂貴。與RAKE接收相比，傳輸參考（TR）超寬帶技術(shù)避免了復(fù)雜的信道估計(jì)，降低了對(duì)同步的要求，并對(duì)信道引起的脈沖形變具有魯棒性，因此傳輸參考超寬帶受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。 本文在介紹了超寬帶背景知識(shí)之后，對(duì)超寬帶系

3、統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了歸納，并詳細(xì)、重點(diǎn)地對(duì)TR-UWB技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)。通過(guò)對(duì)已存在的各種接收檢測(cè)算法的研究與分析，發(fā)現(xiàn)TR-UWB系統(tǒng)中，特別是考慮到信息傳輸速率和脈沖間干擾（IPI）時(shí)，最大的挑戰(zhàn)就是設(shè)計(jì)出低復(fù)雜度而又具有高性能的接收檢測(cè)算法。為此本文創(chuàng)新性地提出一種m序列編碼的TR-UWB系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)用m序列編碼，TR系統(tǒng)中的參考脈沖和數(shù)據(jù)脈沖可以連續(xù)發(fā)送。這種連續(xù)發(fā)送脈沖的幀結(jié)構(gòu)，不僅可以大大的提高系統(tǒng)的速率，而且還可以有

4、效地消除脈沖間的IPI。在接收端，我們利用m序列的循環(huán)相加移位特性（CAP），采用一個(gè)延遲線和相關(guān)器即可實(shí)現(xiàn)信息檢測(cè)，使系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜度降低至最小。特別需要指出的是，傳統(tǒng)的TR系統(tǒng)和現(xiàn)有的許多方案中均需要較長(zhǎng)的延遲線，這在實(shí)際工程中很難實(shí)現(xiàn)，而本文所提的TR系統(tǒng)只需要很短的延遲線，這解決了TR系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)方面的一個(gè)主要難題。隨后，本文詳細(xì)分析推導(dǎo)出系統(tǒng)檢測(cè)性能，并給出了二進(jìn)制系統(tǒng)在UWB密集多徑信道下的閉式解。理論分析和系統(tǒng)仿真均有力的證

5、明，本文提出的m序列編碼的TR系統(tǒng)較其他的TR系統(tǒng)有更高的傳輸信息速率和接收檢測(cè)性能。本文在繼承上一方法優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，為獲得更好的誤比特率，又提出一種改進(jìn)的接收檢測(cè)算法。通過(guò)充分利用信號(hào)獨(dú)特的幀結(jié)構(gòu)和m序列碼字之間的近似正交性，直接從接收到的信號(hào)中構(gòu)建出干凈的解調(diào)模板。構(gòu)造模板的過(guò)程不僅消除了脈沖間干擾，同時(shí)也有效地降低了模板中的噪聲。在略微增加設(shè)備復(fù)雜度的條件下，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的檢測(cè)性能和系統(tǒng)效率。仿真和分析都充分證明了系統(tǒng)的可行性和