多天线超宽带无线电通信的研究

摘要

超宽带(UWB)是一种以较低的能量束发送高速数据的技术。与其它无线通信技术相比，UWB具有传输速率高、系统容量大、抗多径能力强；功耗低和成本低等优势。特别是它不需要占用额外的频谱，可与现有的无线通信系统在同一频带内共存这一特点，使它在频谱资源同益紧张的今天受到了广泛的关注。 多输入多输出(MIMO)技术是在通信系统的收发两端放置多根天线的一种通信技术。通过使用空时编码技术，MIMO系统能够同时提供空间和编码增益，能够获得很高的频谱效率和明显的性能改进。因此将MIMO空时编码技术应用到UWB系统中，能充分发挥二者的优势，进而改善系统的性能，提高系统的容量。 本文主要对MIMO技术和UWB技术进行了研究。 论文共有六章，主要工作如下： 第二章详细介绍了UWB通信系统的基本原理，介绍了常用的UWB信道模型、调制方式和多址接入方式。 第三章详细的讨论了MIMO系统的基本原理，重点研究了空时分组码的编译码原理并对其性能进行了仿真。　　第四章研究了MIMO-UWB系统性能，重点分析了空时分组码结合UWB技术的系统，推导了两种空时分组编码结构在UWB信道中的系统平均错误概率表达式，并且对其在几种实际的UWB系统信道模型中的性能进行了仿真，观察了一些关键参数对性能的影响。 仿真结果表明：在UWB系统中使用空时编码技术能大大提高系统的性能。第五章简单的研究了MIMO-UWB系统中信道编码技术。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1移动通信系统的演进

1.2超宽带UWB技术简介

1.3多天线MIMO技术的概况

1.4本文内容和结构安排和研究意义

第2章UWB系统基本原理

2.1 UWB系统一般性介绍

2.2 UWB信道模型

2.3 UWB系统的调制和多址接入方式

2.4 UWB调制信号的功率谱密度

2.5本章小结

第3章MIMO空时编码

3.1几种常用的小尺度衰落信道统计特性

3.1.1高斯衰落信道

3.1.2瑞利(Rayleigh)衰落信道

3.1.3莱斯(Rician)衰落信道

3.1.4 Nakagami衰落信道

3.2平坦单用户MIMO信道模型

3.3 MIMO系统容量

3.3.1 MIMO系统容量分析

3.3.2性能仿真

3.4空时编码

3.4.1空时分组码

3.4.2空时分组码编码

3.4.3空时分组码译码

3.4.4空时分组码性能

3.5本章小结

第4章MIMO-UWB系统性能分析

4.1 MIMO-UWB系统的性能一般性分析

4.1.1多用户MIMO-UWB系统介绍

4.1.2不同调制和多址接入方式下的系统发射信号

4.1.3接收机结构和处理

4.1.4系统性能分析

4.2 UWB系统中空时分组码系统性能分析

4.2.1空时分组编码方案

4.2.2系统平均错误概率分析

4.2.3系统性能近似分析

4.2.4数值仿真结果

4.3 UWB-STBC在实际信道模型中的性能仿真

4.3.1 IEEE802.15.3a信道模型

4.3.2 Case A～Case D信道模型

4.4本章小结

第5章联合信道编码的MIMO-UWB系统

5.1信道编码技术介绍

5.1.1卷积码

5.1.2 Turbo码

5.1.3 LDPC码

5.2联合信道编码的MIMO-UWB系统

5.3本章小结

第6章结束语

6.1全文总结

6.2未来展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历