基于正交互補碼的UWB通信系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、作為短距離高速無線通信的主流核心技術，超寬帶(Ultrawideband，UWB)技術被認為是短距離室內無線衰落環(huán)境下，實現高速可靠數據傳輸的最有效方法之一。UWB系統(tǒng)的帶寬為3.1-10.6GHZ，其發(fā)射功率低于-41.3dBm/MHz(1mW/MHz)，具有抗干擾性能強、傳輸速率高、低功耗、保密性好和易實現等特點?；诔瑢拵Ъ夹g的上述特性，其正逐步成為無線個域網和無線局域網的主要物理層傳輸技術和標準。因此研究并提高超寬帶無線通信系統(tǒng)

2、的性能，對無線通信相關技術的發(fā)展具有重要意義。
　　 針對超寬帶系統(tǒng)的典型應用環(huán)境，即室內短距離高速無線信道，必然存在復雜的多徑干擾(Multipathinterference，MI)和多址干擾(Multipleaccessinterference，MAI)。近年來提出的正交互補碼(OrthogonalComplementaryCode，OCC)具有理想的自相關特性和互相關特性，作為擴頻碼可以有效抑制多徑干擾和多址干擾，用它與新

3、型調制方式(OffsetStacking，OS)相結合可實現可變速率傳輸。UWB系統(tǒng)以共享頻譜方式占用極寬的帶寬以提高傳輸速率，而這必然會與共享頻段內的窄帶系統(tǒng)產生干擾。非線性Chirp脈沖可以有效抑制窄帶通信系統(tǒng)對超寬帶系統(tǒng)產生的干擾，將其作為OCCUWB系統(tǒng)的發(fā)射脈沖可同時抑制窄帶干擾、多址及多徑干擾。
　　 本文首先對超寬帶技術的基本理論做了詳細介紹，主要包括以下幾個方面:首先闡述了UWB的定義、主要優(yōu)勢、關鍵技術及應用前

4、景。詳細介紹了超寬帶的調制及多址實現方式，分析了UWB系統(tǒng)的典型脈沖（高斯脈沖及Hermite脈沖）的時頻特點。最后分析研究了IEEE802.15.3aUWB多徑信道的信道特征及RAKE接收機的基本原理。
　　 論文隨后介紹了序列的相關性質，給出了互補碼和正交互補碼的定義。在多址環(huán)境中，分配給每個用戶的正交互補碼是由若干個元碼構成，同一個用戶的元碼發(fā)送時不能疊加在一起，必須采用某種方式區(qū)分這些元碼，為此論文提出了串行OCCUWB

5、系統(tǒng)的設計方案，并對系統(tǒng)的誤比特率性能進行了推導。理論及仿真分析表明，在多徑信道下這種基于OCC的超寬帶系統(tǒng)可以減輕多址干擾和多徑干擾，且在同步或異步傳輸的AWGN環(huán)境下，采用OCC可以完全消除系統(tǒng)的多址干擾。在多徑環(huán)境下OCC較單碼（如m序列、Walsh碼等）具有更強的抗多址干擾和多徑干擾的能力。本文還介紹了窄帶干擾信號模型和Chirp脈沖的相關基礎理論，并研究了能夠抑制窄帶干擾的非線性Chirp脈沖，將其作為串行OCCUWB系統(tǒng)的發(fā)

6、射脈沖，通過仿真驗證了系統(tǒng)的窄帶干擾抑制能力和多址及多徑干擾的抑制能力。
　　 論文最后討論了基于OS調制的OCCUWB系統(tǒng)的實現方案，抗多址和多徑干擾的原理以及RAKE接收機的結構，并對系統(tǒng)的抗干擾性能進行了分析。仿真結果表明，在AWGN信道下，基于OS調制的OCCUWB系統(tǒng)性能不受多址干擾的影響，只受噪聲的影響;在多徑信道下，不同偏移間隔對系統(tǒng)的性能影響不同，且基于OS調制的OCCUWB系統(tǒng)性能優(yōu)于串行OCCUWB系統(tǒng)。在最