基于UWB技术的无线通信系统性能研究

论文摘要

超宽带(UWB)技术是目前最先进的无线通信技术,被认为是无线电技术的革命性进展。相比传统的窄带无线通信系统,UWB技术有着功耗小、成本低、抗多径衰落等诸多方面的优点,巨大的潜力使得它在国民经济各个领域具有广泛的应用前景和重要的理论研究价值。针对目前对超宽带通信系统的研究比较分散、缺乏系统性的问题,本课题对系统各部分归纳总结,给出了UWB无线通信系统仿真的整体方案,并对其最佳接收机性能、信道特性以及不同信道条件下RAKE接收机性能进行了完整的分析研究,从而为以后超宽带方面的研究提供了非常有意义的成果。本课题的主要工作有以下几个方面:第一,详细介绍了UWB技术,介绍了UWB信号不同的调制方式并建立了通信信道模型。并总结出了UWB无线通信系统仿真总体方案。第二,通过仿真成功实现了UWB信号的发射,并模拟出两种UWB信号受到热噪声干扰后的效果图,对两种不同调制方式的最佳接收机性能进行了对比,并对IEEE UWB信道模型4种不同的信道性能进行了对比研究。第三,在不同信道条件下对不同支路选择方式和不同支路数的三种超宽带RAKE接收机性能进行了完整的分析研究,得出结论:由于PRAKE接收机对环境变化的适应性比较差,不太适合应用于比较复杂的信道条件,相比而言SRAKE接收机在支路数与PRAKE接收机相同的情况下性能要好得多,在信道环境复杂的情况下尤其如此,所以在CM1和CM2信道条件下可以直接采用复杂度低的PRAKE接收机,CM3和CM4信道则需要采用SRAKE接收机。最后对多用户情况下的UWB通信系统性能进行了研究,可知单用户系统性能最好,当系统中用户数量增加时系统性能会有不同程度的下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 UWB技术国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究内容及论文安排
• 第2章 UWB无线通信系统基础
• 2.1 UWB的定义
• 2.2 UWB调制方式
• 2.2.1 信息调制方式
• 2.2.2 信道调制方式
• 2.2.3 混合调制方式
• 2.3 发射信号模型
• 2.4 UWB信道模型
• 2.4.1 引言
• 2.4.2 S-V信道模型
• 2.4.3 IEEE UWB信道模型
• 2.4.4 UWB室外信道模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 超宽带接收机基本原理
• 3.1 无多径AWGN信道下的接收机
• 3.1.1 二进制PPM接收机
• 3.1.2 二进制PAM接收机
• 3.2 UWB通信的相干接收系统
• 3.3 RAKE接收机性能理论推导
• 3.4 UWB系统中RAKE接收机的设计原则
• 3.5 多用户UWB系统性能分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 UWB无线通信系统实现方案
• 4.1 UWB通信系统整体介绍
• 4.2 UWB发射机方案
• 4.2.1 TH-PPM UWB发射机方案
• 4.2.2 DS-PAM UWB发射机方案
• 4.3 UWB接收机方案
• 4.3.1 TH-PPM UWB接收机方案
• 4.3.2 DS-PAM UWB接收机方案
• 4.4 超宽带RAKE接收机方案
• 4.5 UWB无线通信系统仿真整体方案
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验仿真与结果分析
• 5.1 实验条件
• 5.2 UWB发射机仿真
• 5.2.1 TH-PPM UWB发射机仿真
• 5.2.2 DS-PAM UWB发射机仿真
• 5.3 AWGN信道最佳接收机仿真
• 5.3.1 接收端热噪声对信号波形影响
• 5.3.2 AWGN信道对信号的影响
• 5.4 UWB室内信道模型的仿真与分析
• 5.5 超宽带RAKE接收机性能分析
• 5.6 多用户UWB系统性能分析
• 5.7 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