基于Chirp函数的抑制多窄带干扰的OCC-UWB系统设计

发布时间：2017-12-10 03:12

  本文关键词：基于Chirp函数的抑制多窄带干扰的OCC-UWB系统设计

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【摘要】：超宽带(Ultra Wideband, UWB)技术起源于脉冲无线电(Impulse Radio, IR)技术,最早在军用雷达领域得以应用。1989年,美国国防部提出了超宽带这一词语,并以IR方式发展了UWB技术。直到2002年,美国联邦通信委员会(FCC)批准UWB技术在指定的功率谱掩蔽下可应用到民用通信领域,且UWB信号不再局限于脉冲方式产生,这一里程碑式的事件加之UWB技术自身高速率,低功耗,多径分辨能力强等诸多优点激发了芯片生产厂商和学术界专家学者极大的研究兴趣。无线通信迅猛发展,人们对无线通信服务质量的要求也随之增高,为满足各种短距离高速无线通信网如高速家庭多媒体业务网、医院高速医疗网等对高数据传输速率的要求,提出了多种短距离高速无线应用技术,UWB技术便是其中最具吸引力技术之一。无线频谱资源日趋紧张,FCC给UWB通信划定的带宽范围为3.1GHz～10.6GHz,如此宽的带宽是以功率限制为前提的,在此频段内的发送功率不得超过—41.3dBm/MHz,以防止对此带宽范围内已授权窄带系统造成干扰。与此同时,由于窄带信号与UWB信号相比具有较强的功率,窄带系统对UWB系统造成的干扰不容小觑,需要采取有效的干扰抑制技术减轻其对UWB系统的影响。同时考虑到UWB系统工作在室内密集多径信道环境中,必然存在多用户干扰和多径干扰,必须采取措施加以抑制,以获得可接受的性能。本论文主要围绕UWB系统中的干扰抑制问题展开,同时考虑加快数据传输速率,提高频带利用率以达到超宽带通信系统的全面优化。围绕要解决的问题论文所做主要工作如下：首先,基于Chirp信号的良好时频映射关系我们提出了一种改进的能够抑制两个窄带干扰的非线性Chirp波形设计思想,并根据此设计思想推导出了两种非线性Chirp波形的时域表达式；接着将该抑制两个窄带干扰的思想推广到任意多个窄带,得到了一种借助频谱感知技术可自适应抑制多窄带干扰的波形设计方法,并基于反三角函数atan和asinh写出了两种可抑制多窄带干扰的非线性Chirp波形的通式,该方法只需简单的时域处理即可得到波形的时域表达式,设计灵活,复杂度低；最后通过在AWGN信道中仿真验证了运用此设计思想设计的非线性Chirp波形可很好地自适应抑制电磁环境中的多窄带干扰。其次,考虑到UWB系统工作的实际通信环境中必将有多窄带干扰、来自其它用户的干扰以及多径传播信道带来的多径干扰共存,我们采用之前设计的抑制多窄带干扰的非线性Chirp波形作为系统的发射脉冲来抑制环境中的多窄带干扰,选择正交互补码(Orthogonal Complementary Code, OCC)为系统码字来抑制系统中的多用户干扰和多径干扰,来构建一个抑制多窄带干扰的单频带的OCC-CDMA UWB系统,并对系统进行了理论分析和多径信道中的性能仿真。结果表明在上述干扰下系统可保持较低的误比特率和较好的性能,说明该系统可有效抑制多窄带干扰、多用户干扰及多径干扰。最后,从抑制干扰和提高频谱资源利用率两个角度出发联合优化UWB系统,设计了基于Chirp波形的抑制多窄带干扰的多频带OCC-CDMA UWB系统,多个频带同时传输数据比特,且无需载波调制,具有实现简单复杂度低的特点。对此我们提出了两种多频带系统实现方案：第一种是等分多频带方案,先将频带根据数据传输速率要求进行等分,然后运用频谱感知技术检测窄带干扰相应信息,在有窄带干扰的子频带用之前设计的抑制多窄带干扰的非线性Chirp波形抑制窄带干扰；第二种是非等分多频带方案,此方案从另一角度抑制多窄带干扰,即在划分频带的同时采取一种频谱规避的思想规避窄带干扰所在频带,先借助频谱感知技术获得窄带干扰的中心频率以及带宽信息,然后充分利用Chirp信号的时频映射关系根据窄带干扰的信息同时考虑数据传输速率要求进行频带划分,从而减轻窄带信号给UWB系统带来的干扰。同时考虑到通信环境中存在的多用户干扰和多径干扰,用正交互补码作为系统码字来抑制干扰。理论分析及仿真结果表明设计的多频带OCC-CDMA UWB系统在有效抑制多窄带干扰、多用户干扰及多径干扰的同时加快了数据传输速率,提高了系统对频谱资源的利用率,优化了总体性能。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925

【参考文献】

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1 罗振东,高宏,刘元安,高锦春;抑制多窄带干扰的超宽带脉冲设计方法[J];北京邮电大学学报;2005年01期

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本文编号：1272904