基于超宽带系统的信道估计研究及实现

论文摘要

超宽带（Ultra-WideBand,UWB）以其隐蔽性好、传输速率高、抗多径和窄带干扰能力强等优点,在短距多址高速无线通信中良好的应用前景而引起广泛研究。信道估计是超宽带通信系统必须加以解决的关键技术之一。本文针对PPM-TH-UWB系统和PAM-DS-UWB系统的不同特点,分析了它们的体系结构、信号和信道模型,并结合最大似然估计方法（ML）进行了仿真实验,得出了PAM和PPM这两种调制方式对信道估计的影响以及性能的优劣,其中估计方法采用有辅助符号的最大似然算法。从时延和幅度的曲线图以及它们的误码率的角度采用二进制调制系统对超宽带信道估计的性能进行了分析和比较。在接收端采用最大比合并选择性Rake接收机的情况下,通过分析两者信道估计产生的时延和损耗,得出直接序列超宽带系统（DS-UWB）在误码率等性能方面优于跳时脉冲幅度调制（TH-UWB）。由于最大似然估计存在不能采用先验知识的问题,本文提出了基于MMSE的最大似然（ML）信道估计算法,并对其性能进行了分析和比较。通过理论分析以及仿真实验,得出基于MMSE的最大似然（ML）信道估计算法的性能优于最大似然算法的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的与意义
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.2.1 超宽带国内外研究现状
• 1.2.2 超宽带信道估计国内外研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容及论文安排
• 第2章 超宽带通信系统基础知识
• 2.1 UWB通信的理论基础
• 2.2 UWB信号模型
• 2.2.1 TH-UWB
• 2.2.2 DS-UWB
• 2.2.3 MBOA的OFDM-UWB
• 2.3 超宽带的其他调制方式
• 2.3.1 开关调制（OOK）
• 2.3.2 脉冲幅度调制（PAM）
• 2.4 高斯脉冲波形
• 2.4.1 高斯脉冲的表达式和功率谱密度
• 2.4.2 高斯脉冲的改进
• 2.4.3 升余弦脉冲波形
• 2.5 UWB通信信道模型
• 2.5.1 概述
• 2.5.2 多径衰落信道
• 2.5.3 超宽带信道模型
• 2.6 本章小结
• 第3章 OFDM-UWB信道估计系统以及Rake接收机实现
• 3.1 OFDM-UWB的系统模型
• 3.2 基于OFDM的UWB信道估计
• 3.2.1 MMSE信道估计算法
• 3.2.2 LS信道估计算法
• 3.3 Rake接收机
• 3.3.1 Rake接收机径数的选择
• 3.3.2 合并方式
• 3.4 本章小结
• 第4章 超宽带信道估计算法实现
• 4.1 提出的两种创新方案
• 4.1.1 基于PAM和PPM两种调制方式下有符号的ML比较
• 4.1.2 基于MMSE的最大似然（ML）信道估计算法
• 4.2 两种信道估计算法介绍
• 4.2.1 最大似然估计算法
• 4.2.2 基于MMSE的最大似然（ML）信道估计算法介绍
• 4.3 本章小结
• 第5章 试验仿真与结果分析
• 5.1 实验条件
• 5.2 高斯脉冲波形
• 5.2.1 双极性高斯脉冲波形图
• 5.2.2 升余弦脉冲波形
• 5.2.3 二阶高斯脉冲
• 5.3 IEEE 802.15.3a信道模型与仿真
• 5.4 Rake接收机的仿真图
• 5.5 两种信道估计方法仿真以及分析
• 5.5.1 基于有符号的ML算法两种调制方式的仿真与分析
• 5.5.2 两种算法的仿真与分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢