混沌超宽带通信技术研究

论文摘要

超宽带通信（Ultra-WideBand）采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,由于其具有检测和截获概率低、传输速率高、功耗低、抗多径能力强以及成本低廉等许多优点,已经成为当今无线通信领域研究和开发的一个热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。混沌序列具有对初始值的极其敏感,能够产生大量的、非相关的、类随机但为确定的可再生的信号,在扩频和保密通信中得到了越来越多的应用。本文采用混沌序列作为UWB通信中PPM和PAM调制的跳时码和扩频码,并对这两种方法在AWGN信道的接收原理和误码性能进行了分析。随后对混沌超宽带信号的功率谱和系统的抗干扰能力进行了理论推导,并通过仿真验证了理论分析的正确性。接着本文研究了IEEE 802.15.3a工作组推荐的多径信道模型以及多径信道下超宽带Rake接收机的性能,针对不同接收方式对Rake接收机性能的影响进行了仿真分析和比较。最后本文描述了一种接收机结构相对简单的TR-UWB通信系统,对其接收机性能进行了讨论,并在传统的TR-UWB通信模型的基础上,提出了一种带M进制编码键控（MCSK）的改进型模型,通过理论分析和仿真得出了改进型模型和传统的TR-UWB模型,在发射数据速率相同的情况下,可以提高系统的信噪比,减小脉冲间的干扰,提高系统的抗多径能力的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超宽带无线通信概述
• 1.2.1 超宽带无线电定义
• 1.2.2 超宽带无线电的基本原理
• 1.2.3 超宽带无线电脉冲
• 1.2.4 超宽带脉冲通信特点和应用
• 1.3 超宽带通信在国内外研究的进展
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第二章 混沌扩频 UWB 通信系统
• 2.1 混沌理论基础
• 2.1.1 混沌扩频序列的产生
• 2.1.2 混沌扩频通信
• 2.2 UWB 信号的调制
• 2.2.1 CTH-PPM（混沌跳时脉冲位置）调制方式
• 2.2.2 DCS-PAM（直接混沌序列脉冲幅度）调制方式
• 2.3 UWB 信号的功率谱密度
• 2.3.1 TH-PPM 的功率谱密度
• 2.3.2 DS-PAM 的功率谱
• 2.3.3 仿真结果
• 2.4 UWB 信号的接收
• 2.4.1 最佳接收机接收机原理
• 2.4.2 CTH-PPM 和CDS-PAM 调制下UWB 接收机
• 2.4.3 仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 UWB 系统抗干扰性能研究
• 3.1 TH-PPM 调制信号的抗干扰性能
• 3.1.1 单频正弦干扰下的性能
• 3.1.2 窄带干扰下的性能
• 3.1.3 阻塞噪声干扰下的性能
• 3.2 DS-UWB 调制信号的抗干扰性能
• 3.3 仿真及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 多径信道下混沌扩频 UWB 系统的性能
• 4.1 UWB 多径信道模型与仿真
• 4.1.1 室内多径信道理论
• 4.1.2 IEEE 802.15.3a 建议的超宽带信道模型
• 4.1.3 信道的仿真实现
• 4.2 Rake 接收机
• 4.2.1 Rake 接收机原理
• 4.2.2 Rake 接收机结构及性能分析
• 4.2.3 仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 传输参考 UWB 通信系统
• 5.1 TR-UWB 系统
• 5.1.1 发射参考信号模型
• 5.1.2 接收机性能分析
• 5.2 改进型传输参考模型
• 5.2.1 改进后发射系统模型
• 5.2.2 系统性能分析
• 5.3 仿真及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 回顾与总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文