超寬帶通信系統(tǒng)接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高速寬帶中短距離無線通信是當(dāng)今通信領(lǐng)域最熱門也最為重要的一個著眼點。超寬帶無線電(Ultra—wide Bandwidth Radio，UWB radio)作為新興無線通信技術(shù)，因其本質(zhì)及所擁有的諸多優(yōu)越特性，必將會帶來新的通信技術(shù)革命和全新產(chǎn)業(yè)及其產(chǎn)品的浪潮。由于UWB無線電的信道傳播環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，不僅有背景熱噪聲，而且還有沖激噪聲、窄帶干擾、多址干擾、多徑衰減、色散以及其它數(shù)字通信系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾等等，這些因素都對UWB無線電系統(tǒng)性能

2、產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，本論文針對復(fù)雜電磁環(huán)境下的UWB無線電系統(tǒng)接收機(jī)性能進(jìn)行了以下研究。 第一，論文在分析窄帶干擾的特性，及其對接收機(jī)性能的影響，從理論上討論常見的幾種相對“窄帶”信號對接收機(jī)的影響，并給出接收機(jī)性能的數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過修改和調(diào)整一些關(guān)鍵參數(shù)來優(yōu)化接收機(jī)設(shè)計，達(dá)到抑制窄帶干擾的目的的基礎(chǔ)上，總結(jié)了現(xiàn)有MMSE—RAKE接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和模型，及其對窄帶干擾抑制的一些弱點和限制。結(jié)合經(jīng)典線性濾波理論和濾波算法理論提出一種

3、基于雙邊輸入輸出橫向濾波算法的預(yù)濾波器結(jié)合MMSE—RAKE的新接收機(jī)模型。論文建立了接收機(jī)性能仿真的模型，討論系統(tǒng)仿真的若干假設(shè)和具體參數(shù)的選擇，對不同窄帶干擾信號和強(qiáng)度條件下接收機(jī)的性能進(jìn)行了定性和定量仿真和計算。仿真結(jié)果表明：應(yīng)用預(yù)濾波器加合理的MMSE—RAKE接收機(jī)結(jié)構(gòu)的方法可以提高系統(tǒng)抑制窄帶干擾的能力，提高系統(tǒng)的抗干擾性能，較傳統(tǒng)的超寬帶接收機(jī)有一定的性能提高，而且具有工程實現(xiàn)意義。 第二，論文在對AWGN、頻率選

4、擇性信道、存在ISI影響條件下接收機(jī)的數(shù)學(xué)模型及結(jié)構(gòu)討論的基礎(chǔ)上，對UWB最佳接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入分析和歸納總結(jié)，指出了信道估計對提高接收機(jī)性能設(shè)計的重要性。論文結(jié)合接收信號的高階統(tǒng)計特性，提出了一種基于接收信號的協(xié)方差匹配算法對傳輸信道進(jìn)行盲估計。論文從歸一化均方誤差的變化角度討論和仿真了算法的性能，同時，定量分析了應(yīng)用該估計算法的多用戶接收機(jī)的檢測性能，對影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)如數(shù)據(jù)的長度、SNR、用戶數(shù)量等在論文中也進(jìn)

5、行了分析、推導(dǎo)和仿真。為比較新算法的性能，論文同時分析和推導(dǎo)了轉(zhuǎn)換法、ML-DA、ML-NDA估計算法的原理和性能的表達(dá)式，并給出了性能比較的仿真。結(jié)果表明：應(yīng)用協(xié)方差匹配算法能夠準(zhǔn)確的估計信道的重要參量，提高系統(tǒng)的性能，并比較轉(zhuǎn)換運(yùn)算法的性能有所提高。而且，在多址環(huán)境下，特別是在采樣樣本的bit數(shù)較多時，協(xié)方差匹配法較基于ML的信道估計算法性能有較大提高。 第三，論文選擇middleton A作為脈沖噪聲的研究模型，利用該噪聲

6、的互存特性，提出了一種用于脈沖噪聲信道下的UWB無線電接收機(jī)的新結(jié)構(gòu)，并且推導(dǎo)出了該新接收機(jī)的平均BER作為信噪比和門限值函數(shù)的表達(dá)式。在理論基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了最優(yōu)門限值Vbest的選取與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。論文具體論證了沖激指數(shù)與接收機(jī)性能的關(guān)系，對沖激噪聲環(huán)境下采用新接收機(jī)和傳統(tǒng)接收機(jī)的UWB系統(tǒng)實現(xiàn)的BER性能進(jìn)行了比較和仿真。結(jié)果表明：沖激指數(shù)和門限值選取對UWB系統(tǒng)BER性能的影響很大，UWB系統(tǒng)BER性能由于受到?jīng)_激噪聲的