超宽带无线电通信系统MMSE-RAKE接收技术研究

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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 MMS色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-MW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