UWB通信技術(shù)及其算法研究.pdf

1、近年在短距離(家庭與小型辦公室)無線通信領域提出了個人局域網(wǎng)(PAN)的概念。PAN的核心思想是用無線電或者紅外線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限電纜，組建個人化的信息網(wǎng)絡。實現(xiàn)PAN的技術(shù)主要有：藍牙,IrDA，Home RF以及超寬帶(UWB)等4種。與其它三種技術(shù)相比，UWB的高性能和低功耗使得它脫穎而出，成為未來最富有競爭力的技術(shù)之一。超寬帶通信具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、功率譜密度低、定位精度高以及抗多徑能力強等優(yōu)點，因此它很可能是未來短距離無線移動通

2、信高速傳輸多媒體信息，高速接入計算機網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)已成為國內(nèi)外學者在無線通信技術(shù)方面的一個研究熱點。 本文研究了UWB的關(guān)鍵技術(shù)，涉及脈沖波形設計、多用戶檢測技術(shù)、編譯碼算法研究以及室內(nèi)多個UWB設備對移動通信終端合成干擾研究。 為了實現(xiàn)與現(xiàn)有窄帶無線通信系統(tǒng)共存，F(xiàn)CC對超寬帶系統(tǒng)的功率譜作了嚴格的限定，這就引出UWB系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的難題。在UWB無線電中，人們目前廣泛采用的是高斯單脈沖，它具有超寬帶無線電脈沖的特

3、征，且具有實現(xiàn)便利性。但高斯單脈沖并不滿足FFC頻譜規(guī)定。于是一些學者提出了一些UWB脈沖波形優(yōu)化設計，但是現(xiàn)有UWB脈沖波形的設計方法，設計過程復雜，要求復雜的優(yōu)化算法，并且要求的采樣率極高。本文從波形的頻譜利用率角度考慮，提出了基于高斯脈沖各階導函數(shù)優(yōu)化組合的超寬帶脈沖設計，通過優(yōu)化基于高斯脈沖的不同導函數(shù)組合的脈沖設計算法來得到最優(yōu)波形，使功率譜密度接近標準，并且提高了頻譜利用率。 在多用戶通信系統(tǒng)中，由于各種各樣的原因，

4、在接收端期望用戶的接收機除了接收到自己的期望信號外，還會不可避免的接收到非期望信號，即受到多用戶干擾 (MUI) 的影響。目前對UWB的多址方式研究主要集中在兩個方面。通過給不同的用戶分配不同的跳時(TH)序列形成了跳時多址(THMA)；通過給每一個不同的用戶分配不同的直擴序列形成了直擴UWB(DS-UWB)。針對跳時多址方式，本文利用了跳時序列的特殊性質(zhì)提出了一種低復雜度的解相關(guān)接收機，減少了計算復雜度而又降低了多址干擾的影響，同時對

5、其進行了改進，性能又進一步得到了提高。針對直擴多址方式，本文提出了一種帶預處理的多用戶檢測器，通過預處理動態(tài)的設定門限從而直接判決用戶的數(shù)據(jù)比特信息，計算結(jié)果表明經(jīng)過預處理得到的數(shù)據(jù)與最佳多用戶檢測器得到的數(shù)據(jù)相同，而且復雜度從原理的指數(shù)復雜度變?yōu)槎囗検綍r間復雜度，并且通過預處理得到的用戶信息碼的數(shù)量是很大的。由于通過預處理得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)是最優(yōu)的，這樣可以去除這些數(shù)據(jù)從而去除對原多用戶檢測問題的影響，相對于原問題這個較小規(guī)模的多用戶檢測

6、問題的多址干擾減小了，之后可以采用一些常用的諸如解相關(guān)或者最小均方誤差檢測器進行求解，其誤碼性能無疑有所提高。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力和糾錯能力，我們可以將信道編碼技術(shù)與UWB結(jié)合起來。由于UWB是一個高速率的通信系統(tǒng)，因此編碼方案必須速率要低而且編碼后的碼字要盡量短。本文提出了半定初態(tài)卷積編碼的概念，并且在此基礎上給出了其編譯碼的算法。該編譯碼算法較好的解決了編碼性能與編碼后碼字長度的矛盾，通過仿真可以看到，在保證編碼后碼字長度盡