非相干超宽带通信系统的关键技术研究

发布时间：2017-09-10 01:17

  本文关键词：非相干超宽带通信系统的关键技术研究

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【摘要】：非相干(Noncoherent,NC)超宽带(Ultra-wideband,UWB)通信系统因其低复杂度、低功耗且不需要信道估计和精确同步而备受关注。目前用于非相干超宽带通信系统的流行性检测技术为能量检测器(Energy Detector,ED)和自相关接收机(Autocorrelation Receiver,AcR)。其中,能量检测器通常与脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)结合使用,从而成为一类经典、实用的非相干超宽带接收机。传输参考(Transmitted Reference,TR)信号结构与自相关接收机结合使用而成为IEEE 802.15.4a备选物理层非相干实现方案,但其面临参考脉冲与数据脉冲之间延迟线过长难以实现的问题。传输参考脉冲簇(Transmitted Reference Pulse Cluster,TRPC)从时域上克服了TR系统延迟线过长的问题。为了进一步提高非相干超宽带系统的性能,本文从信道编码以及接收优化方面进行了研究,主要包括以下内容:针对非相干超宽带系统的信道编码技术,采用低密度奇偶校验码(Low-density Parity-check,LDPC)进行编码提高系统的误码性能。在置信概率传播(Belief Propagation,BP)译码时为求得先验概率需已知信道噪声方差,由于非相干超宽带系统不进行信道估计的特点,故采用训练序列进行求解。根据不同训练序列所对应的相对误差,选择合适的训练序列长度。相比IEEE 802.15.4a为非相干系统指定的编码方式以及其他文献中提出的编码方式,采用LDPC码编码的非相干系统具有更好的性能。本文分别在NC-PPM,TR以及TRPC进行仿真验证,主要以TRPC为研究对象进行分析。在接收优化方面,已经有文献提出了改进的TRPC信号结构,即iTRPC(improved transmitted reference pulse cluster)。本文就是在iTRPC的基础上,又进行了两点改进。首先,考虑到多径信道的能量分散特性,为了提高能量捕获效率,对自相关积分区间重新确定。此外,由于iTRPC结构并不能完全消除IPI的影响,所以采用自适应判决阈值代替零判决阈值,提高判决的准确性。NC-PPM与TRPC具有类似的信号结构,故iTRPC的改进方法可以扩展到NC-PPM,即iNCPPM。同样对能量积分区间重新确定也可以提高能量捕获效率。通过以上方法的仿真结果与分析可知,经过改进后的系统具有更加明显与稳定的性能增益。
【关键词】：超宽带 非相干接收机 传输参考脉冲簇 信道编码 阈值判决
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.1.1 超宽带技术的发展与概述9-10
• 1.1.2 超宽带技术的特点与应用10-11
• 1.1.3 超宽带通信的标准11-12
• 1.2 超宽带系统的关键技术12-13
• 1.3 国内外研究与发展现状13-16
• 1.3.1 超宽带技术在国内外的研究现状13-14
• 1.3.2 本文研究内容的发展现状14-16
• 1.4 论文完成工作及章节内容16-18
• 第二章 非相干超宽带系统18-29
• 2.1 UWB信号模型18-19
• 2.1.1 脉冲波形18
• 2.1.2 数据调制方式18-19
• 2.2 超宽带信道模型19-23
• 2.2.1 路径损耗模型20-21
• 2.2.2 多径延时模型21-22
• 2.2.3 信道实现22-23
• 2.3 非相干超宽带接收机模型23-27
• 2.3.1 能量检测接收机及接收判决24-25
• 2.3.2 自相关接收机及接收判决25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 非相干超宽带系统的信道编码技术29-45
• 3.1 已采用的编码方式29
• 3.2 LDPC码的应用29-35
• 3.2.1 LDPC码概述29-31
• 3.2.2 LDPC码的两种设计方法31-33
• 3.2.3 译码算法33-35
• 3.3 LDPC码在TRPC系统中的应用35-40
• 3.3.1 LDPC码应用到TRPC系统需解决的问题35-37
• 3.3.2 LDPC码在TRPC系统的仿真结果37-40
• 3.4 LDPC码在其他非相干通信系统中的应用40-43
• 3.4.1 LDPC码在TR系统中的应用40-41
• 3.4.2 LDPC码在NC-PPM系统中的应用41-42
• 3.4.3 在非相干系统中的对比42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 非相干超宽带系统的接收优化技术45-57
• 4.1 TRPC系统的改进结构iTRPC45-46
• 4.2 iTRPC积分区间的改进46-48
• 4.3 iTRPC判决阈值的改进48-52
• 4.3.1 对自适应判决阈值的简单介绍48-51
• 4.3.2 iTRPC中采用自适应判决阈值51-52
• 4.4 仿真结果与分析52-55
• 4.5 在NC-PPM系统中改进55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 参考文献59-64
• 攻读学位期间取得的研究成果64-65
• 致谢65

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本文编号：823877