超宽带无线电通信系统MMSE-RAKE接收技术研究

论文摘要

超宽带（UWB）无线电通信系统的接收机是提高系统性能的关键设备。由于超宽带无线电通信采用非常短的脉冲序列进行传输,因此具有良好的时间分辨力,可以采用RAKE接收机来捕获能量。在存在多径干扰和码间干扰（ISI）条件下,最小均方误差（MMSE）RAKE接收机可以提供很好的系统性能,但是计算复杂度非常高。当需要计算系统的误比特率（BER）性能时,仿真时间会变得很长,甚至可能因为太复杂而得不到期望的结果,所以有必要寻找一种可以达到或超过MMSE RAKE接收机性能而复杂度较小的方法。本文研究的基于相关相减算法多级维纳滤波器（CSA-MWF）的MMSE RAKE接收机,正是可以减小MMSE RAKE接收机复杂度的有效方法。这种降秩算法在实现MMSE时不需要对矩阵求逆,采用迭代相关相减算法,可以有效降低运算复杂度。本文首先分析了超宽带系统信号的产生方式、调制方式及其信号的功率谱密度,建立了超宽带系统模型,通过仿真对系统模型进行分析,研究了UWB无线电通信系统在加性白高斯噪声（AWGN）信道和多径信道下RAKE接收机的性能,对不同接收方式、合并方式及信道对RAKE接收机性能的影响进行了仿真分析和比较,对多用户在AWGN信道下的性能做了理论推导及性能仿真,推导出多用户系统中的误比特率表达式,并分析和研究了超宽带多址系统的系统容量,给出了仿真结果。最后研究了MMSE RAKE接收机的原理,对其性能进行了理论分析,研究分析了一种基于CSA-MWF算法的低复杂度的MMSE-RAKE接收机,CSA降低了运算复杂度,有利于直接取代普通的RAKE接收机的相关器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 超宽带无线电通信系统接收技术研究意义
• 1.2 超宽带无线电通信系统接收技术研究背景和进展
• 1.2.1 超宽带技术发展现状
• 1.2.2 超宽带接收技术发展现状
• 1.3 本文研究内容及结构安排
• 第2章 超宽带无线电信号
• 2.1 超宽带无线电信号波形
• 2.2 超宽带无线电信号脉冲调制方式
• 2.2.1 跳时序列脉冲位置调制（TH-PPM）
• 2.2.2 直接序列脉冲幅度调制（DS-PAM）
• 2.3 超宽带无线电信号功率谱分析
• 2.3.1 基于TH-UWB的超宽带信号功率谱分析
• 2.3.2 基于DS-UWB的超宽带信号功率谱分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 超宽带信道模型
• 3.1 超宽带无线传播的特点
• 3.2 超宽带信道模型
• 3.2.1 路径损耗模型
• 3.2.2 多径模型
• 3.3 基于IEEE 802.15 3a信道模型仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 超宽带接收技术
• 4.1 AWGN信道的最佳接收机
• 4.2 多径条件下超宽带接收机性能分析
• 4.2.1 RAKE接收基本原理
• 4.2.2 超宽带RAKE接收机
• 4.3 多址条件下超宽带接收系统性能分析
• 4.3.1 多址系统模型
• 4.3.2 多址系统性能分析
• 4.3.3 系统容量
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于MMSE-RAKE接收技术
• 5.1 MMSE UWB接收机的实现
• 5.2 MMSE RAKE接收机
• 5.2.1 MMSE RAKE接收机原理
• 5.2.2 MMSE RAKE接收机性能分析
• 5.3 基于CSA-MWF算法的MMSE RAKE接收技术
• 5.3.1 多级维纳滤波器及相关相减算法（CSA）实现
• 5.3.2 基于CSA-MWF算法的MMSE RAKE接收机
• 5.4 仿真结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 本文工作总结
• 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目