超宽带无线通信系统Rake接收技术研究

论文摘要

超宽带（UWB）技术因为能够以低成本、低功耗实现高数据速率传输的特性,在无线通信领域的研究中引起了广泛的关注。本文以DS-UWB系统为研究对象,重点研究UWB系统中的Rake接收技术。在深入探讨UWB无线通信系统的基本原理、关键技术和信道模型的基础上,利用Matlab环境分析了UWB系统中传统Rake接收机的选择方式和合并方式对接收机性能的影响,并探讨了如何将信道编码技术应用到UWB通信中,由仿真结果可知采用内码加外码的级联码形式,不仅能大大降低系统的误码率,而且由于使用了短码,还能够减小实现的复杂度。通过对多用户检测（MUD）技术的研究,重点探讨了DS-UWB系统中基于MMSE自适应的MUD方案,MMSE自适应检测器不仅在噪声远强于多址干扰的时候具有传统检测器的优点,而且在噪声可以忽略的时候拥有解相关检测器的优点。针对MUD-MMSE接收机,提出了一种采用NLMS算法的基于可变长度训练序列的自适应接收机方案,该方案能够以最小的训练开销,实现在低成本、低功耗、简易实用且保持相当的误码性能前提下,有效地提高系统的传输容量。最后,从系统性能和复杂度两个方面折中考虑,提出了Rake-MMSE混合自适应接收机。仿真分析了Rake的指峰数量、均衡器的抽头数量以及信道估计误差对Rake-MMSE接收机性能的影响。并通过仿真验证了Rake-MMSE接收机是在具有较高复杂度的MUD-MMSE接收机和采用传统MRC合并方式的Rake接收机之间的一个折中,三种用于UWB通信的接收机中,本文提出的Rake-MMSE接收机综合性能最佳。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文主要工作及结构安排
• 第二章 UWB 信道及其编码技术研究
• 2.1 UWB 脉冲信号
• 2.2 UWB 的调制技术、多址技术和接收技术
• 2.3 UWB 信道及信道编码
• 2.3.1 自由空间传播路径损耗模型和多径信道模型
• 2.3.2 UWB 的Saleh-Valenzuela 信道模型
• 2.3.3 UWB 系统的信道编码
• 2.4 本章小结
• 第三章 UWB 系统中 Rake 接收机的分析
• 3.1 Rake 接收技术理论基础
• 3.2 Rake 接收机结构
• 3.3 接收径数对Rake 接收机性能的影响
• 3.4 分集接收与Rake 接收技术
• 3.4.1 分集技术的分类
• 3.4.2 Rake 接收技术的合并方式
• 3.5 本章小结
• 第四章 UWB 系统中 MUD 接收机的分析及算法改进
• 4.1 线性多用户检测器
• 4.2 基于自适应的DS-UWB 多用户检测接收机
• 4.2.1 仿真系统模型描述
• 4.2.2 性能仿真与分析
• 4.3 自适应滤波器权系数调整算法的改进
• 4.3.1 算法性能分析
• 4.3.2 算法仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 适于 UWB 通信的 Rake-MMSE 混合接收机
• 5.1 系统模型描述
• 5.2 接收机性能分析
• 5.2.1 理想信道估计
• 5.2.2 非理想信道的影响
• 5.3 仿真及结果分析
• 5.4 Rake-MMSE 接收机与其它类型接收机的比较
• 5.4.1 存在窄带和宽带干扰的UWB 系统描述
• 5.4.2 Rake-MMSE 接收机的结构特点
• 5.4.3 Rake-MMSE 接收机的仿真分析
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要