空間編隊(duì)飛行器DS-UWB通信系統(tǒng)的多用戶鑒別與檢測技術(shù)研究.pdf

1、空間編隊(duì)飛行(Space Formation Flying)是未來太空探索各項(xiàng)任務(wù)的主要實(shí)現(xiàn)方式,而其中各編隊(duì)飛行器之間的通信問題直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能。
　　本文針對空間編隊(duì)飛行器系統(tǒng)的特點(diǎn),利用超寬帶(Ultra-wideband, UWB)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率高、硬件復(fù)雜度低、隱蔽性好等特點(diǎn),構(gòu)造了基于DS-UWB技術(shù)的空間編隊(duì)飛行器通信系統(tǒng),并重點(diǎn)研究了其涉及的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——多用戶鑒別(Multiuser Identifi

2、cation, MUI)技術(shù)和多用戶檢測(Multiuser Detection, MUD)技術(shù)。具體的,本文主要研究內(nèi)容包括:
　　首先,針對空間編隊(duì)飛行器系統(tǒng)的特點(diǎn)和一些限制條件,引入U(xiǎn)WB技術(shù),并采用直接序列(Direct Sequence, DS)的多址方式,構(gòu)建基于DS-UWB的空間編隊(duì)飛行器通信系統(tǒng)。詳細(xì)分析了空間編隊(duì)飛行器DS-UWB系統(tǒng)的信號產(chǎn)生、傳播和接收問題,其中重點(diǎn)從信道容量和鏈路方程角度研究了UWB技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3、遠(yuǎn)距離通信的可行性。通過實(shí)驗(yàn)仿真,我們知道不能將系統(tǒng)中的多址干擾當(dāng)作高斯白噪聲來處理,并且傳統(tǒng)的相關(guān)接收機(jī)不具有抗多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)的能力。因此,我們需要研究多用戶鑒別技術(shù)和多用戶檢測技術(shù)。
　　其次,針對空間編隊(duì)飛行器DS-UWB系統(tǒng)的特點(diǎn),我們研究了多用戶鑒別技術(shù)。在將激活用戶數(shù)估計(jì)問題轉(zhuǎn)換為一個(gè)最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則求解問題的基礎(chǔ)上，通過引入人工魚群算法(Artificial Fish Swarm Algorithm, AFSA)

4、,我們提出了一種基于種群遞減人工魚群算法的激活用戶數(shù)估計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠快速地跟蹤系統(tǒng)中激活用戶數(shù)的變化,并且準(zhǔn)確地估計(jì)出當(dāng)前系統(tǒng)的激活用戶數(shù)。
　　最后,為了解決多用戶DS-UWB系統(tǒng)中的多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)問題,我們從最優(yōu)化角度、誤碼識別糾正角度和數(shù)據(jù)融合角度,提出了三種快速而有效的多用戶檢測方法,分別為:基于改進(jìn)人工魚群算法的多用戶檢測方法,基于判決反饋和誤碼識別的多用戶檢測方法,以及基于決策層融合的多用戶檢測方