波分多址超宽带脉冲波形设计和多用户检测技术研究

发布时间：2017-06-26 04:09

  本文关键词：波分多址超宽带脉冲波形设计和多用户检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超宽带无线通信系统因其抗干扰能力强、隐蔽性好、传输速率高、设备简单、功耗低等一系列优点,成为了国内外学者的研究热点。研究较多的是的TH-UWB和DS-UWB,二者均类似于传统通信系统的码分多址接入。而波分多址接入(Waveform Division Multiple Access,WDMA)作为一种新提出的多址接入方式,具有其独特的优势。例如,实际的通信速率高、同步捕获容易、收发设备简单等等。本文主要研究WDMA-UWB系统三方面的内容:WDMA-UWB的系统模型;WDMA-UWB发射端的正交脉冲波形设计;WDMA-UWB接收端的多用户检测技术。首先,本文将WDMA-UWB系统模型分为发射机、通信信道和接收机三个部分,分别对其进行研究,并给出了相应模型的信号表达式,推导出了WDMA-UWB系统的理论误码率公式,为后续工作打下了基础。其次,WDMA-UWB的关键问题在于正交波形的设计。在分析了常用波形设计方法的基础上,采用Gegenbauer正交多项式设计正交脉冲波形,理论分析和仿真结果表明,阶数差越大的Gegenbauer脉冲波形互相关性能越好,但是阶数的增加会导致波形的复杂。针对这一问题,本文提出了基于遗传算法的组合脉冲波形设计方法,该方法用遗传算法求解组合波形系数,实验结果表明,用前20阶Gegenbauer脉冲可以构造出30个互相关性能良好的波形。最后,遗传算法设计出的组合波形无法完全抑制多址干扰,还需要在接收端加入多用户检测技术。本文提出了基于检测重构和相似度比较的多址干扰抑制方法,该算法主要适用于波形之间互相关较小且用户数较少的情况,其检测性能好,计算复杂度低。针对用户较多的WDMA-UWB系统,本文提出了基于改进的混合人工鱼群多用户检测算法。该算法将模拟退火算法与人工鱼群算法相结合,并引入了反馈行为和吞食行为,目的是提高算法的局部搜索能力、收敛速度、检测精度并降低计算复杂度。仿真结果表明,该算法在30个用户时仍能具有逼近最优多用户算法的误码率性能。
【关键词】：波分多址超宽带 正交多项式 正交波形设计 多用户检测技术
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-15
• 1.2.1 WDMA-UWB通信系统研究现状10
• 1.2.2 超宽带波形设计研究现状及分析10-12
• 1.2.3 超宽带多用户检测技术研究现状及分析12-15
• 1.3 本文主要研究内容及结构安排15-16
• 第2章 WDMA-UWB通信系统模型16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 超宽带通信的基本概念16-18
• 2.2.1 超宽带的定义16-17
• 2.2.2 超宽带技术的特点17-18
• 2.3 WDMA-UWB系统模型18-24
• 2.3.1 发射机模型19
• 2.3.2 信道模型19-21
• 2.3.3 接收机模型21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 基于正交多项式的脉冲波形设计25-50
• 3.1 引言25
• 3.2 正交多项式的基本概念25-29
• 3.2.1 正交多项式的定义及性质25-28
• 3.2.2 Hermite多项式和Gegenbauer多项式28-29
• 3.3 正交多项式构造脉冲波形29-37
• 3.3.1 Hermite正交多项式构造脉冲波形29-31
• 3.3.2 Gegenbauer正交多项式构造脉冲波形31-34
• 3.3.3 仿真结果与分析34-37
• 3.4 基于遗传算法的组合波形设计37-48
• 3.4.1 组合波形设计原理37-39
• 3.4.2 遗传算法设计组合波形的基本原理39-44
• 3.4.3 仿真结果与分析44-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 WDMA-UWB系统的多用户检测技术50-72
• 4.1 引言50
• 4.2 经典多用户检测算法50-52
• 4.3 基于检测重构和相似度比较的多址干扰抑制方法52-61
• 4.3.1 算法原理52-56
• 4.3.2 算法的应用条件以及系统框图56-57
• 4.3.3 仿真结果与分析57-61
• 4.4 基于改进的混合人工鱼群算法的多址干扰抑制方法61-71
• 4.4.1 人工鱼群算法概述61-63
• 4.4.2 混合人工鱼群算法的多用户检测原理63-67
• 4.4.3 仿真结果与分析67-71
• 4.5 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果79-81
• 致谢81

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本文编号：484724