單比特通信系統(tǒng)時域均衡技術研究.pdf

1、隨著脈沖超寬帶(IR-UWB)技術民用化的推廣以及現(xiàn)代通信技術的迅猛發(fā)展，IR-UWB技術在室內(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。其技術優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:硬件實現(xiàn)復雜度低、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)所能達到的技術指標可以覆蓋當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)的接收機在硬件實現(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。就當前的硬件工藝水平而言，設計和制造出高速高精度ADC的難度是相當大的;其次，UWB信號的多徑分辨能力強。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，當信道的多徑時延擴展時間遠大于信號的符號周期時，相鄰的符號間就會產(chǎn)生碼間串擾(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來避免實現(xiàn)的高速高精度量化ADC帶來的技術困難。其中，單比特接收技術又是低精度接收技術中的一個特例。單比特技術以憑借其獨特的量化方式和簡單的硬件實現(xiàn)優(yōu)勢逐漸進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，重點研究單比特時域均衡技術。
　

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的發(fā)展歷程，介紹當前IR-UWB通信系統(tǒng)的技術優(yōu)勢和存在的技術困難，并且闡明使用單比特通信系統(tǒng)實現(xiàn)室內(nèi)短距離通信的應用場景。第二章對當前通信系統(tǒng)中主要的均衡技術和方法進行介紹，提出單比特下均衡技術的特殊性和技術難點。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)增益的原因進行了分析。
　　綜上所述，本文