超宽带无线通信系统Rake接收机技术研究

论文摘要

近年来,脉冲超宽带（IR-UWB）由于具有传输速率高、系统容量大、抗多径能力强等优点,受到了各研究机构和标准化组织的广泛关注。但是由于超宽带信号脉冲能量小,且传播环境为多径环境,就造成了接收信号的能量很小,因此在接收端必须采用Rake接收机分集接收实现能量的集中,因此Rake接收机是超宽带技术中的一项关键技术。本文主要研究了超宽带无线通信系统中的Rake接收技术。首先,对超宽带信号模型进行了分析,介绍了几种常用的信号模型的多址方式,同时对UWB通信系统几种典型信号的调制方式进行分析,并以DS-UWB信号为例,对其信号的性能和功率谱密度进行了分析和仿真。其次,对超宽带无线通信系统的信道模型进行了分析。主要研究了无线信道的传播特性和UWB信道模型。其中重点研究了IEEE 802.15.3a推荐的UWB信道模型,分析了UWB传输信道模型的几个关键参数,对该信道模型的特性有了更深入的理解。再次,主要研究了Rake接收机的基本原理,并对其性能进行分析和研究。首先Rake接收机的分集技术进行了研究,列举了多径信号合并准则和在最大信噪比下信号合并的方式；之后,研究了Rake接收技术进行了研究,从Rake接收机的基本结构和性能入手,对比了不同结构性能,最后阐述了Rake接收机还存在的问题。最后,为提高Rake接收机的性能和减少其复杂度,提出了一种基于改进独立分量分析（MICA）算法的Rake接收机。首先分析了在Rake接收机中使用ICA算法的可行性,然后对利用MICA算法解相关后产生的判决函数做加权和,并将其结果作为最终的判决依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 UWB技术的简介
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 UWB的两大技术标准
• 1.3.1 MB-OFDM和DS-CDMA方案技术特征
• 1.3.2 UWB标准化现状
• 1.4 论文主要内容及结构安排
• 第2章 超宽带通信系统信号模型
• 2.1 引言
• 2.2 UWB信号的多址方式
• 2.2.1 跳时超宽带（TH-UWB）
• 2.2.2 直扩超宽带（DS-UWB）
• 2.2.3 多级跳频超宽带（MS/UWB FHMA）
• 2.3 UWB信号的调制方式
• 2.3.1 脉冲位置调制（PPM）
• 2.3.2 脉冲幅度调制（PAM）
• 2.3.3 二进制相位键控调制（BPSK）
• 2.4 DS-UWB信号及其功率谱密度
• 2.5 本章小结
• 第3章 超宽带通信系统信道模型
• 3.1 引言
• 3.2 无线信道的传播特性
• 3.2.1 无线信道的各种衰落特性
• 3.2.2 无线信道的时变性
• 3.3 UWB信道模型
• 3.3.1 室内信道模型
• 3.3.2 室外信道模型
• 3.3.3 UWB信道的仿真实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 Rake接收机基本原理与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 Rake接收机的基本原理
• 4.2.1 分集技术
• 4.2.2 Rake接收机
• 4.3 多径信道下Rake接收机的性能分析
• 4.3.1 多径选择方式对Rake接收机性能的影响
• 4.3.2 接收机与发射机间距对Rake接收机性能的影响
• 4.3.3 合并方式对Rake接收机性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于MICA算法的Rake接收机
• 5.1 引言
• 5.2 独立分量分析
• 5.2.1 独立分量分析的基本原理
• 5.2.2 独立分量分析的预处理方法
• 5.2.3 独立分量分析的基本算法
• 5.3 基于MICA算法的Rake接收机的实现
• 5.3.1 DS-UWB系统模型
• 5.3.2 MICA-Rake接收机的设计方案
• 5.3.3 系统仿真及性能分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历