UWB多徑信道分析與MB-OFDM系統(tǒng)的信道仿真.pdf

1、現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析。測距與定位是超寬帶一個極有前景的應(yīng)用。然而，由于超寬帶信道的多徑因素，為超寬帶測距與定位引入了估計誤差。因此，為了提高超寬帶測距的精度，論文首先對超寬帶多徑信道展開

2、了深入的研究。通過分析不同脈沖寬度與不同微分階數(shù)的高斯系列脈沖在超寬帶信道中的傳播時延性能，給出了適用基于 TOA技術(shù)的IR-UWB測距的脈沖波形及相應(yīng)的信道信噪比要求。論文的第二方面分析了UWB的多頻段頻分復(fù)用物理層提案(MBOA)，深入研究了發(fā)射端與接收端各部分的原理，用Matlab仿真工具完成了MB-OFDM系統(tǒng)的搭建。在這一仿真平臺上，文章還研究了基于MB-OFDM系統(tǒng)的信道估計性能，給出了適用于多頻帶UWB系統(tǒng)的信道估計的方法

3、，并通過仿真和分析驗證了這些方法的性能。最后論文針對原有前導(dǎo)序列頻譜不平坦的缺陷作了相應(yīng)的改進，改進的方法并不增加接收機的復(fù)雜度，而且修改后的前導(dǎo)序列具有平坦的頻譜，完全符合FCC的要求。 一個UWB信號有兩個重要參數(shù)：絕對帶寬和相對帶寬。映射到脈沖波形，則反映在脈沖寬度和微分階數(shù)上。一般來說脈沖寬度決定了信號的絕對帶寬，微分階數(shù)決定了該信號的相對帶寬。在IEEE802.15.3a組織建議的超寬帶多徑信道，即無高斯白噪聲的多徑

4、信道中傳輸高斯信號時，高斯波形的脈沖寬度對延時性能的影響比較大，而高斯脈沖的微分階數(shù)對系統(tǒng)時延影響卻不明顯，可以忽略。由于高斯脈沖較易產(chǎn)生，因此在后文的研究中均以高斯脈沖為例。 為了更接近實際情況，本文在超寬帶多徑信道基礎(chǔ)上加入了高斯噪聲。在新的信道模型上再次考察脈沖的輸出時延情況，以及 AWGN 信道信噪比對時延的影響。作者發(fā)現(xiàn)，當(dāng) AWGN 信道信噪比較小時，ι<,m>的變化隨輸入脈沖寬度的變化不大；當(dāng)信噪比較大時，ι<,m

5、>隨輸入脈沖寬度的增大而增大，且變化較大。 ι<,rms>隨脈沖寬度的增大總體呈下降趨勢；當(dāng)信噪比很小或很大時，ι<,rms>隨脈沖寬度變化改變不大。而當(dāng)保持脈沖寬度不變時，隨著信道信噪比減小，ι<,m>與ι<,rms>增大，而且信噪比對延時的影響存在一個門限。當(dāng)信噪比從15dB到40dB變化時，ι<,m>變化很快，當(dāng)信噪比從25dB到45dB變化時，ι<,rms>變化也很快，當(dāng)信噪比到達50dB后，延時已基本不隨信噪比增大而

6、變化了。基于以上的研究，作者提出應(yīng)把脈沖寬度控制在4ns以內(nèi)，信道信噪比要求為 50dB，這可以作為IR-UWB測距時脈沖寬度選擇的依據(jù)。 根據(jù) MBOA提案提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Matlab仿真工具搭建了MB-OFDM系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)的性能，減小誤碼率，系統(tǒng)的接收端需加入信道估計模塊。本文通過對基于OFDM的多頻帶UWB無線通信的物理層處理過程，尤其是PLCP前導(dǎo)序列和導(dǎo)頻子載波結(jié)構(gòu)的研究，針對UWB無線傳輸?shù)男诺?/p>