DS-UWB無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶無線通信技術(shù)在國際國內(nèi)受到了顯著的重視，它設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、隱蔽性能，處理增益高，傳輸速率高和多徑分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得其非常適合于在戰(zhàn)場軍事指揮、家庭娛樂和辦公室等環(huán)境使用。作為一種新興的通信技術(shù)，在應(yīng)用中也面臨許多需要解決的問題，例如在軍事應(yīng)用中要求其抗干擾性好；而在商用環(huán)境中多用戶性能的提高十分重要。論文主要對 DS-UWB通信系統(tǒng)中的若干重要技術(shù)問題進(jìn)行了研究，這些問題可以歸納為以下四個(gè)方面的內(nèi)容：超寬帶系統(tǒng)信道模型和

2、信道估計(jì)算法研究；DS-UWB系統(tǒng)同步捕獲技術(shù)研究；DS-UWB系統(tǒng)多用戶檢測算法；DS-UWB接收機(jī)基帶信號自適應(yīng)碼同步提取研究。
　　超寬帶系統(tǒng)有著與窄帶系統(tǒng)完全不同的信號模型與信道模型，由于其傳輸信號有極寬的帶寬，系統(tǒng)具有很高的多徑分辨率，多徑數(shù)目相對較多，因此超寬帶的信道模型成為研究的首要問題。本文首先介紹了超寬帶信號模型與信道模型，并在研究 IEEE802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)采用的超寬帶室內(nèi)信道模型的基礎(chǔ)上研究了基于導(dǎo)頻信號

3、和極大似然理論的DS-UWB系統(tǒng)中信道估計(jì)算法。實(shí)驗(yàn)證明，該信道估計(jì)算法在典型超寬帶信道環(huán)境下具有良好的性能。
　　在分析現(xiàn)有超寬帶同步捕獲算法的基礎(chǔ)上，對捕獲算法理論上的單駐留捕獲時(shí)間進(jìn)行了分析。針對 DS-UWB系統(tǒng)接收機(jī)信號受多徑效應(yīng)的影響碼片同步和PN碼同步捕獲比較困難的特點(diǎn)，本文提出了基于修正碼片波形算法的DS-UWB系統(tǒng)同步捕獲方案。首先利用并行相關(guān)器組，采用等間隔碼片波形能量累積的方法來修正本地相關(guān)碼片波形模板首先獲

4、得系統(tǒng)的碼片同步，然后在已知碼片同步的基礎(chǔ)上利用 PN碼滑動(dòng)相關(guān)捕獲方法獲得系統(tǒng)的PN碼同步。理論分析和仿真結(jié)果表明，本方法是一種能夠適應(yīng) UWB信道環(huán)境的行之有效的DS-UWB系統(tǒng)同步捕獲算法，本算法能夠在未知信道多徑信息的情況下同步建立時(shí)間在微秒級，優(yōu)于傳統(tǒng)搜索算法。
　　研究如何抑制 DS-UWB通信系統(tǒng)的多址干擾和多徑干擾是超寬帶通信技術(shù)的一大挑戰(zhàn)。多用戶檢測作為一種從接收機(jī)端的設(shè)計(jì)入手的干擾抑制方法而被廣泛采用。本文提出

5、了基于一類支持向量機(jī)的貝葉斯分類器的構(gòu)造方法。將一類支持向量機(jī)應(yīng)用于概率密度估計(jì)，并且證明了這種估計(jì)的有效性。同時(shí)利用得到的概率密度函數(shù)構(gòu)造二分類支持向量機(jī)，并且將算法推廣到多分類支持向量機(jī)的構(gòu)造中，證明了多分類算法的高效性。通過數(shù)字信號調(diào)制模式識別實(shí)驗(yàn)，對比了提出的算法與其他分類算法的性能：本算法的分類性能好于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，而不低于傳統(tǒng)支持向量機(jī)。然后，將提出的算法應(yīng)用于DS-UWB系統(tǒng)多用戶檢測，它可以采用相對較少的訓(xùn)練序列完成學(xué)習(xí)

6、過程，對隨后的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行判決。仿真結(jié)果表明，本多用戶檢測器性能優(yōu)于MMSE多用戶檢測器和解相關(guān)檢測算法，應(yīng)用于各種信道環(huán)境下的DS-UWB多用戶檢測都收到了良好的檢測效果，在密集多徑信道下能夠有效的抑制 DS-UWB系統(tǒng)的多址干擾。同時(shí)本算法在訓(xùn)練時(shí)所需的運(yùn)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)SVM算法，有效提高了訓(xùn)練速度。
　　本文提出了 DS-UWB系統(tǒng)接收機(jī)基帶信號處理中的自適應(yīng)同步生成算法，采用數(shù)字濾波，基于下確界測量算法的基帶數(shù)字信號頻率