脈沖超寬帶通信中的多用戶檢測方法研究.pdf

1、無線脈沖超寬帶(IR-UWB)通信系統(tǒng)利用極高的帶寬和很低的發(fā)射功率滿足近距離范圍上大容量通信以及精確定位的要求。但有別于傳統(tǒng)無線系統(tǒng)采用連續(xù)載波調(diào)制的通信體制，IR-UWB采用基帶脈沖波形來承載信息。因?yàn)樵趯?shí)際無線環(huán)境下脈沖信號傳播受到傳播路徑衰落快、密集多徑、延遲擴(kuò)展相對較長，以及多用戶干擾等多方面的影響，傳統(tǒng)信號檢測和處理方法受到了極大的挑戰(zhàn)。本論文主要從IR-UWB信號的檢測和多用戶信號處理算法兩個方面進(jìn)行了研究，力圖結(jié)合脈沖接

2、收信號的特征，獲得簡單高效的IR-UWB多用戶信號檢測方法。論文的主要工作和結(jié)果概括如下： 1.根據(jù)脈沖調(diào)制方式，分析了IR-UWB多址系統(tǒng)下的解調(diào)性能。提出了一種通過求解干擾信號方差來計算多用戶下誤碼性能的簡單方法；進(jìn)一步，在考慮實(shí)際超寬帶多徑衰落的條件下，通過理論分析，獲得了相干檢測和Rake分集檢測的多址誤碼性能表達(dá)式，并通過仿真驗(yàn)證了其正確性。通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)說明了在多用戶UWB信道中，檢測性能受多徑幅值衰落和延遲

3、擴(kuò)展長度影響的規(guī)律； 2.針對脈沖接收信號能量較集中，通過時域加窗可獲較高的Eg/No特征，提出了一種基于最小四階矩(LMF)準(zhǔn)則的多用戶檢測方法。理論分析了當(dāng)前常用HOS盲多用戶檢測準(zhǔn)則的收斂性，通過直接求Hessian矩陣的方法，在有噪條件下推導(dǎo)出了檢測準(zhǔn)則的Hessian矩陣。分析了LMF準(zhǔn)則的解相關(guān)性和收斂性。在多徑CDMA通信系統(tǒng)中，對LMF準(zhǔn)則的最小二乘推演，得到了更具快速收斂性的RLS-LMF算法： 3.根

4、據(jù)脈沖擴(kuò)頻信號的非交疊特性，提出了一種簡化脈沖多用戶檢測的框架，稱為免多徑約束框架。在此框架下常規(guī)多用戶檢測方法不再需要多徑碼矩陣的約束運(yùn)算，這使很多在AWGN信道下的高效檢測方法，如Kalman算法等，能夠直接應(yīng)用在多徑IR-UWB檢測中，簡化了運(yùn)算，提高了性能。將自適應(yīng)LMF檢測做最小二乘推演，得到類AWGN信道下的MF-RLS-LMF算法，比多徑RLS-LMF具有更低的計算復(fù)雜度； 4.針對發(fā)送參考脈沖UWB(TR-UWB

5、)通信方式，提出了一種改進(jìn)的多用戶信號檢測方法。不僅利用了參考信號模板信息，而且利用其參考符號信息。采用用戶偽隨機(jī)碼調(diào)制參考脈沖，通過模擬LMS反饋迭代獲得最優(yōu)的檢測模板。這種方法實(shí)際是利用了用戶多徑信號的統(tǒng)計獨(dú)立性，作為其特征波形來減小相關(guān)干擾的影響； 5.針對低速(LDR)大用戶容量通信要求，采用一種直接序列擴(kuò)頻的間隔脈沖調(diào)制方式，提出了具有低復(fù)雜度的高性能低速大容量多用戶檢測算法。算法同樣利用了間隔脈沖信號不交疊的特性，避免了多徑