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《哈尔滨工程大学》 2007年
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超宽带通信系统性能分析与多径干扰抑制

殷潜  
【摘要】: 由于脉冲超宽带(IR-UWB)具有传输速率高、系统容量大、抗多径能力强等优点,近年来受到了各研究机构和标准化组织的广泛关注。它能够以低功耗、低复杂度和低成本实现高速数据传输,因此在高速无线个人局域网(WPAN)中有着良好的应用前景。但是在室内密集多径信道中,高速超宽带信号受到频率选择性衰落,信号能量被扩展到几个甚至几十个符号周期以外,这给接收机收集多径能量带来困难的同时也对信号的检测造成干扰,制约了高速超宽带通信系统的性能。 本文从密集多径信道给超宽带通信带来的两种影响出发,研究了IEEE802.15.3a信道中Rake接收机的性能,并从时域均衡和改进接收机算法、结构的角度讨论了多径干扰的抑制。 首先,在考虑簇和簇内多径有限性的基础上,提出了IEEE802.15.3a信道模型的数学模型,解决了其易于计算机仿真而难于理论分析的问题。得到的数学模型分成统计独立的四个部分,包括一个确定值、两个有限二维泊松过程以及一个有限二维泊松簇生过程。利用该数学模型推导了IEEE802.15.3a信道在一定时间窗内到达的平均多径数、平均多径数密度分布以及功率延迟分布,得到了它们的闭合表达式,从而能够更加直观、精确地分析信道特性。 其次,基于以上提出的信道数学模型,解析地分析了在IEEE 802.15.3a信道中接收机捕获一定能量所需要利用的多径数。在不存在多径干扰时,利用提出的数学模型分析了Rake接收机误码率与观测时间的关系。存在多径干扰时,通过研究多径干扰的信号模型提出了半解析分析Rake接收机性能的方法,该方法在CM4信道中非常有效,其分析结果与波形级仿真结果相吻合。 再次,从时域均衡角度研究了多径干扰的抑制。针对Rake接收提出了Ungerboeck型最大似然序列估计的一种近似方法。这种方法用Rake接收机的冲激响应代替序列估计中信道的冲激响应,降低了序列估计的复杂度。与其它时域均衡技术相比,在CMl信道中这种方法最接近Rake接收机的误符号率下限。 最后,从改进Rake接收机算法和结构的角度研究了多径干扰的抑制。通过研究每个Rake分支的码片级采样输出所对应的信号模型,在最优符号级合并的基础上提出了码片级最优合并,这种方式利用了直扩超宽带系统内在的重复分集,增加了接收机抑制多径干扰的自由度。根据PRake接收机信号模型与异步多用户CDMA信号模型的相似性提出了基于解相关算法的PRake接收机来抑制多径干扰。另外,通过变换信号模型,研究了单用户系统中线性多用户检测接收机的多径干扰抑制能力。针对线性多用户检测接收机滤波器权向量计算复杂度高、收敛速度慢等缺点,提出了将多级维纳滤波器和特征相消器两种降秩线性滤波算法应用到超宽带系统中抑制多径干扰。 综上所述,本文研究了密集多径信道给高速超宽带通信系统带来的能量扩展和多径干扰问题,提出了相应的分析和解决方法。除理论分析外,还进行了大量仿真实验,验证了文中提出的各种方法的有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN919.72

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 沈锋;中短波扩频导航接收机信号同步方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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1 李永志;超宽带通信中多径干扰抑制研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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4 刘志君;基于空间平滑的相干信号DOA估计研究[D];吉林大学;2008年
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10 易成刚;基于国标ADTB-T分数间隔均衡器的研究[D];武汉理工大学;2008年
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