超寬帶通信系統(tǒng)接收機關鍵技術研究.pdf

1、高速寬帶中短距離無線通信是當今通信領域最熱門也最為重要的一個著眼點。超寬帶無線電(Ultra—wide Bandwidth Radio，UWB radio)作為新興無線通信技術，因其本質及所擁有的諸多優(yōu)越特性，必將會帶來新的通信技術革命和全新產業(yè)及其產品的浪潮。由于UWB無線電的信道傳播環(huán)境相當復雜，不僅有背景熱噪聲，而且還有沖激噪聲、窄帶干擾、多址干擾、多徑衰減、色散以及其它數字通信系統(tǒng)產生的干擾等等，這些因素都對UWB無線電系統(tǒng)性能

2、產生嚴重影響。因此，本論文針對復雜電磁環(huán)境下的UWB無線電系統(tǒng)接收機性能進行了以下研究。 第一，論文在分析窄帶干擾的特性，及其對接收機性能的影響，從理論上討論常見的幾種相對“窄帶”信號對接收機的影響，并給出接收機性能的數學表達式，通過修改和調整一些關鍵參數來優(yōu)化接收機設計，達到抑制窄帶干擾的目的的基礎上，總結了現有MMSE—RAKE接收機的結構和模型，及其對窄帶干擾抑制的一些弱點和限制。結合經典線性濾波理論和濾波算法理論提出一種

3、基于雙邊輸入輸出橫向濾波算法的預濾波器結合MMSE—RAKE的新接收機模型。論文建立了接收機性能仿真的模型，討論系統(tǒng)仿真的若干假設和具體參數的選擇，對不同窄帶干擾信號和強度條件下接收機的性能進行了定性和定量仿真和計算。仿真結果表明：應用預濾波器加合理的MMSE—RAKE接收機結構的方法可以提高系統(tǒng)抑制窄帶干擾的能力，提高系統(tǒng)的抗干擾性能，較傳統(tǒng)的超寬帶接收機有一定的性能提高，而且具有工程實現意義。 第二，論文在對AWGN、頻率選

4、擇性信道、存在ISI影響條件下接收機的數學模型及結構討論的基礎上，對UWB最佳接收機的結構及數學模型進行了深入分析和歸納總結，指出了信道估計對提高接收機性能設計的重要性。論文結合接收信號的高階統(tǒng)計特性，提出了一種基于接收信號的協(xié)方差匹配算法對傳輸信道進行盲估計。論文從歸一化均方誤差的變化角度討論和仿真了算法的性能，同時，定量分析了應用該估計算法的多用戶接收機的檢測性能，對影響系統(tǒng)性能的關鍵參數如數據的長度、SNR、用戶數量等在論文中也進

5、行了分析、推導和仿真。為比較新算法的性能，論文同時分析和推導了轉換法、ML-DA、ML-NDA估計算法的原理和性能的表達式，并給出了性能比較的仿真。結果表明：應用協(xié)方差匹配算法能夠準確的估計信道的重要參量，提高系統(tǒng)的性能，并比較轉換運算法的性能有所提高。而且，在多址環(huán)境下，特別是在采樣樣本的bit數較多時，協(xié)方差匹配法較基于ML的信道估計算法性能有較大提高。 第三，論文選擇middleton A作為脈沖噪聲的研究模型，利用該噪聲

6、的互存特性，提出了一種用于脈沖噪聲信道下的UWB無線電接收機的新結構，并且推導出了該新接收機的平均BER作為信噪比和門限值函數的表達式。在理論基礎上，進一步研究了最優(yōu)門限值Vbest的選取與系統(tǒng)性能之間的關系。論文具體論證了沖激指數與接收機性能的關系，對沖激噪聲環(huán)境下采用新接收機和傳統(tǒng)接收機的UWB系統(tǒng)實現的BER性能進行了比較和仿真。結果表明：沖激指數和門限值選取對UWB系統(tǒng)BER性能的影響很大，UWB系統(tǒng)BER性能由于受到沖激噪聲的