超宽带通信系统的信道估计研究

论文摘要

超宽带(UWB)是新一代的无线电通信技术,采用功率谱密度极低、持续时间极短的脉冲串来传送信息,具有传输速度高、低功耗、低成本、抗多径能力强、安全性好等特点。UWB技术主要应用于室内短距离(10米范围以内)的无线通信,其信道频率选择性衰落比较严重,并且经过多径信道后,UWB信号能量分散在多条可分辨的路径上,若采用分集技术以抵抗多径衰落,必须有精确的信道估计和较多的接收分支,以便于收集足够的多径能量。由于超宽带信道的复杂性,要对信道参数进行精确的估计,设计出一种速度快,计算量小和精度高的估计算法具有较大的难度。因此信道估计成为UWB通信系统中的关键环节,也是研究热点之一。本文首先介绍了UWB系统的发展历史和基本原理,重点介绍了UWB系统的调制方式、信号模型和信道模型;其次,在分析了UWB系统常用的传统最大似然信道估计算法的基础上,利用超宽带信号具有多径成簇到达的特性,本文对基于最大似然准则的分簇信道估计算法进行了详细研究,提出了两种简单易行的分簇方案:第一种算法假设簇长相等,以每簇中放置的等间隔抽头延迟线模型长度作为各簇在时间轴上的长度,此即为簇长最小化分簇;第二种则是利用IEEE802.15.3a信道模型及其测量数据得出簇平均长度,以此进行分簇。两种算法结合最大似然准则被应用于信道估计中,仿真结果表明,与传统的ML算法相比,本文的算法既降低了系统的复杂度,又提高了系统的可靠性,即使减少接收机的叉指数,仍然能获得更低的误码率;并且,本文的算法在极端多径条件恶劣的信道中,对系统性能改善更明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 超宽带技术简介
• 1.2 UWB及其相关技术的比较
• 1.3 超宽带通信技术的研究现状
• 1.4 超宽带信道估计算法的发展及研究概况
• 1.5 本文主要工作及内容安排
• 2 超宽带系统基本原理简介
• 2.1 超宽带脉冲及主要调制方式
• 2.1.1 超宽带脉冲
• 2.1.2 超宽带系统的主要调制方式
• 2.2 超宽带多址技术
• 2.2.1 TH-PPM系统
• 2.2.2 DS-BPSK
• 3 超宽带信道传输特性
• 3.1 无线衰落信道的传播特性
• 3.1.1 无线信道的大尺度衰落
• 3.1.2 小尺度衰落
• 3.2 超宽带信道模型
• 3.2.1 超宽带路径损耗模型
• 3.2.2 超宽带多径信道模型
• 3.2.3 IEEE 802.15.3a信道模型
• 4 超宽带系统中信道估计算法的研究
• 4.1 超宽带信道估计介绍
• 4.2 最大似然信道估计
• 4.2.1 ML算法介绍
• 4.2.2 ML算法理论推导
• 5 采用两种分簇方式的ML分簇信道估计算法
• 5.1 簇长最小化分簇
• 5.2 利用IEEE工作组提供的信道参数分簇
• 5.3 仿真结果与分析
• 结论
• 参考文献
• 附录A 式（3.18）推导过程
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢