基于正交互補(bǔ)碼的UWB通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、作為短距離高速無(wú)線通信的主流核心技術(shù)，超寬帶(Ultrawideband，UWB)技術(shù)被認(rèn)為是短距離室內(nèi)無(wú)線衰落環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)高速可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钣行Х椒ㄖ?。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(qiáng)、傳輸速率高、低功耗、保密性好和易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。基于超寬帶技術(shù)的上述特性，其正逐步成為無(wú)線個(gè)域網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)的主要物理層傳輸技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。因此研究并提高超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)

2、的性能，對(duì)無(wú)線通信相關(guān)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　　 針對(duì)超寬帶系統(tǒng)的典型應(yīng)用環(huán)境，即室內(nèi)短距離高速無(wú)線信道，必然存在復(fù)雜的多徑干擾(Multipathinterference，MI)和多址干擾(Multipleaccessinterference，MAI)。近年來(lái)提出的正交互補(bǔ)碼(OrthogonalComplementaryCode，OCC)具有理想的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，作為擴(kuò)頻碼可以有效抑制多徑干擾和多址干擾，用它與新

3、型調(diào)制方式(OffsetStacking，OS)相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)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(huì)與共享頻段內(nèi)的窄帶系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。非線性Chirp脈沖可以有效抑制窄帶通信系統(tǒng)對(duì)超寬帶系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，將其作為OCCUWB系統(tǒng)的發(fā)射脈沖可同時(shí)抑制窄帶干擾、多址及多徑干擾。
　　 本文首先對(duì)超寬帶技術(shù)的基本理論做了詳細(xì)介紹，主要包括以下幾個(gè)方面:首先闡述了UWB的定義、主要優(yōu)勢(shì)、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用前

4、景。詳細(xì)介紹了超寬帶的調(diào)制及多址實(shí)現(xiàn)方式，分析了UWB系統(tǒng)的典型脈沖（高斯脈沖及Hermite脈沖）的時(shí)頻特點(diǎn)。最后分析研究了IEEE802.15.3aUWB多徑信道的信道特征及RAKE接收機(jī)的基本原理。
　　 論文隨后介紹了序列的相關(guān)性質(zhì)，給出了互補(bǔ)碼和正交互補(bǔ)碼的定義。在多址環(huán)境中，分配給每個(gè)用戶的正交互補(bǔ)碼是由若干個(gè)元碼構(gòu)成，同一個(gè)用戶的元碼發(fā)送時(shí)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(shè)計(jì)方案，并對(duì)系統(tǒng)的誤比特率性能進(jìn)行了推導(dǎo)。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?shù)腁WGN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(qiáng)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(hào)模型和Chirp脈沖的相關(guān)基礎(chǔ)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(yàn)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(diào)制的OCCUWB系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，抗多址和多徑干擾的原理以及RAKE接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)的抗干擾性能進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明，在AWGN信道下，基于OS調(diào)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(duì)系統(tǒng)的性能影響不同，且基于OS調(diào)制的OCCUWB系統(tǒng)性能優(yōu)于串行OCCUWB系統(tǒng)。在最