基于SQRT Chirp函数波形的多干扰抑制超宽带系统设计

发布时间：2017-12-10 02:04

  本文关键词：基于SQRT Chirp函数波形的多干扰抑制超宽带系统设计

  更多相关文章： 超宽带 Chirp函数 窄带干扰 多用户干扰 多径干扰 正交互补码 OS调制

【摘要】：超宽带(UWB, Ultra Wideband)技术自问世以来,因其具有高速率、高可靠性等诸多优势,被视为实现室内短距离无线通信的最有效途径之一,吸引了业界专家及学者们越来越多的关注。目前,UWB技术已被广泛应用于雷达、定位、家庭多媒体网络等多个领域,具备很好的研究意义与实用价值,在5G室内通信中前景广阔。UWB通信系统可以使用的频带范围为3.1GHz～10.6GHz,如此大的频带范围使UWB通信系统不可避免地会与其它窄带通信系统互相干扰。一般而言,窄带通信系统信号的功率谱密度要远远大于UWB信号,其对UWB通信系统造成的干扰不容忽视。然而,UWB通信系统信号的功率谱密度极低,对其它窄带通信系统的影响非常小,可以当作背景噪声来处理。因此,本论文的研究主要在于如何有效抑制窄带通信系统对UWB系统的干扰。同时,为了使得UWB通信系统更加适应其通信环境,需要考虑如何消除实际存在的多径干扰与多用户干扰对UWB通信系统的影响。本文首先设计了一种基于改进sqrt Chirp函数的UWB波形,以更好地抑制UWB系统中的窄带干扰；其次,将其与移位叠加正交互补码(OS-OCC, Offset Stacking-Orthogonal Complementary Code)相结合,有效抑制了UWB通信系统中存在的窄带干扰、多径干扰以及多用户干扰；最后,对所提OS-OCC UWB系统采用多频带方案设计,进一步提高了系统频谱利用率及数据传输速率。针对要解决的多种干扰问题,本文的主要研究工作分为如下三部分：首先,基于Chirp函数良好的时频映射关系,本文设计了一种改进的非线性sqrt Chirp函数波形,该波形设计只需简单的时域处理,设计灵活,复杂度低。所设计的非线性sqrt Chirp函数波形的扫频速率可以在窄带干扰频带处达到最大值,以使传输信号以最快速度通过干扰频带,从而减小窄带干扰对UWB通信系统的影响。为了验证非线性sqrt Chirp函数波形的窄带干扰抑制能力,我们将其与典型反三角函数波形进行了对比。通过仿真分析发现,所提非线性sqrt Chirp函数波形具有更好的窄带干扰抑制能力,而且在多窄带干扰环境下该函数波形仍然可以有效发挥干扰抑制作用。其次,针对UWB通信系统的实际工作环境,我们需要进一步克服多用户干扰以及多径干扰。本文采用具有理想自相关和互相关特性的OCC作为扩频码来抑制系统中的多用户干扰及多径干扰,并且利用OS扩频调制实现可变速率传输,提高数据传输速率。为了有效抑制系统中的多种干扰并获得高传输速率,论文将os-occ与非线性sqrt Chirp函数波形相结合,给出了基于非线性sqrt Chirp函数波形的OS-OCC UWB系统。理论分析及性能仿真表明,基于非线性sqrt Chirp函数波形的OS-OCC UWB系统较采用其它函数波形的UWB系统在抑制窄带干扰、多用户干扰及多径干扰方面具有更好的性能,即更低的误比特率。最后,为了提高频谱资源利用率,实现传输速率的有效提升,本文进一步给出了基于非线性sqrt Chirp函数波形的多频带OS-OCC UWB系统设计方案。该设计方案将UWB系统带宽合理划分为包含窄带干扰的子频带及不包含窄带干扰的子频带,对包含窄带干扰的子频带匹配非线性sqrt Chirp函数波形,而对不包含窄带干扰的子频带匹配传统线性Chirp函数波形,从而实现多个频带同时传输数据,提高了系统的频谱利用率及数据传输速率,并有效实现了多窄带干扰抑制。仿真结果表明,多频带OS-OCC UWB系统在多窄带干扰抑制方面具有良好性能,同时较好地抑制了多用户干扰及多径干扰,提高了频谱利用率及数据传输速率。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925

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本文编号：1272686