UWB通信系统的信号设计与分析

首先简略介绍了超宽带(UWB)信号及其基本特征，然后较为详细地阐述了UWB信号的设计与选取，其中重点讨论了单周期脉冲波形和TH-PPM信号并给出了仿真分析结果，最后分析了UWB系统的接收信号处理。     

PAM和PPM在多天线超宽带通信系统中的应用

在超宽带(UWB)无线通信系统上采用多天线技术不仅可以提高信道容量,又能提高数据传输速率并扩大覆盖范围.构建了多天线超宽带通信系统仿真模型,研究不同种调制方式在多天线超宽带系统中的应用,并分别对采用跳时脉冲位置调制(TH-PPM)、跳时脉冲幅度调制(TH-PAM)和直扩脉冲幅度调制(DS-PAM)时系统性能进行了仿真.仿真结果表明,在相同条件下,当误码率为时,采用TH-PAM较采用TH-PPM方式的信噪比有近6 dB的提高;当均用PAM,采用TH技术与采用DS技术的多天线超宽带系统误码率性能差别不大.     

使用盲信道估计器的TH-PPM UWB高速传输方案

本文基于TH-PPM UWB(Time-Hopping Pulse Position Modulation Ultra Wideband)系统,利用多个成形脉冲间的相互正交性,提出了一种高速可靠的数据传输方案。和传统方案相比,提出方案在同样的符号时间内同时传输多个符号。然后基于接收信号一阶统计量对超宽带信道进行无模糊度全盲信道估计方法。仿真结果表明:在UWB高度频选信道下,和传统方案相比,提出方案不仅传输速率更高,且在非完美信道下的BER(Bit Error Rate)性能也得到了改善。     

基于Chirp-BOK扩频的水声通信系统

利用线性调频(Chirp)信号在水下通信中具有良好的抗噪声和抗多径特性,提出基于Chirp-BOK(binary orthogonal keying,二进制正交键控调制)扩频的水声通信系统。系统采用二进制正交键控调制以及匹配滤波接收器,利用正向调频信号和反向调频信号,结合BOK调制技术,实现适合水声环境的扩频通信系统。噪声信道和多径信道下的仿真实验结果表明,该系统具有良好的抗噪声和抗多径性能,适用于水声系统的扩频通信。     

TH-PPM与TH-PAM超宽带系统的性能分析和比较

采用基于软判决和硬判决的方法,对跳时脉冲位置调制(time hopping-pulse position modulation,TH-PPM)和跳时脉冲幅度调制(time hopping-pulse amplitude modulation,TH-PAM)超宽带系统的误比特率性能进行了分析和比较.在加性高斯白噪声(additive white Gausses noise,AWGN)信道下,研究了TH-PPM和TH-PAM超宽带单用户系统接收端信号进行软判决和硬判决时的性能,同时分析比较系统在两种调制方式下采用不同脉冲重复次数时的件能差异.仿真结果表明,在AWGN信道下,TH-PPM和TH-PAM的系统性能均随脉冲重复次数的增加而明显改善,并且后者优于前者.此外,采用软判决时的系统性能优于采用硬判决时的系统性能.     

基于信号结构重构的UWB稀疏信道盲估计

针对跳时脉冲位置调制的超宽带（ultra wideband based on time hopping pulse position modulation,TH-PPM UWB）通信系统,提出一种新的稀疏信道盲估计算法。该算法首先对信号结构进行重构,把发射信号与信息符号之间的非线性模型转换为线性模型,简化了信号处理难度;然后基于重构后的线性模型,推导出接收信号一阶统计向量与信道向量之间的关系,结合UWB信道的稀疏特性,估计出UWB信道参数,避免了无谓的抽头估计,提高了估计精度。仿真结果表明：新算法的均方误差（mean squared error,MSE）性能优于基于一阶统计量的盲信道估计算法,其BER性能也仅比理想信道差约1 dB。     

FM-DCSK UWB技术在无线体域网中的性能分析

超宽带(ultra wide band,UWB)技术具有低功耗、抗多径能力强等特点,已被无线体域网(wireless body areanetwork,WBAN)作为一种候选传输技术,而调频差分混沌位移键控超宽带(frequency-modulated differential chaosshift keying ultra wideband,FM-DCSK UWB)实现简单,在接收机端不需要信道估计、信道均衡和rake接收,也得到了广泛的研究。主要对FM-DCSK UWB技术在WBAN的体内到体表、体表到体表和体表到体外3种信道模式下的性能进行了计算机仿真,并对影响其系统性能的积分时间和保护间隔2个参数进行了分析,仿真结果表明,FM-DC-SK UWB技术用于WBAN信息传输是可行的。     

矿井巷道超宽带无线通信系统研究

在研究超宽带（UWB：Ultra-Wide Band）无线通信的基础上,设计了一种适用于矿井巷道的超宽带无线通信系统。针对煤矿井下的特殊环境,通过MATLAB仿真分析确定了系统脉冲形成器、调制技术以及接收机结构三个主要部分的选择方案。仿真结果表明高斯脉冲及其微分形式、TH-PPM调制方式、最大比合并的Arake接收机结构的性能与煤矿井下的实测环境能够进行较好的匹配,该系统对煤矿井下超宽带信号的无线接入提供了理论依据。     

基于导频的超宽带同步方案捕获性能分析

基于导频脉冲进行超宽带信号同步的新方案分两步实现：码片同步和PN码同步。一旦获得码片同步，这样可以得到有效的多径信息，有利于获取多径能量提高捕获的概率。文中针对利用导频脉冲进行超宽带信号同步方案，采用仿真与理论分析相结合的方法，详细分析了AWGN信道下其码片捕获和码捕获性能，并在CM1-CM4信道下进行了捕获性能仿真分析。结果表明：理论分析和仿真结果相吻合，利用导频进行超宽带信号同步在各种信道下均能获得很好的性能。     

UWB矿井巷道无线信道模型

从信道路径损耗的角度分析了超宽带(UWB)信号在矿井巷道中的传播特性,针对其传播特性给出了矿井巷道中UWB系统发射脉冲与调制技术方案.并将时变有限冲激响应滤波器模型改进为具有特定频率、与系统脉冲成形匹配的抽头延时线模型.改进后的信道模型为系统设计提供了指导信息,并简化了系统性能分析和仿真.针对典型的UWB成形脉冲对改进后信道模型的统计特征进行了仿真分析.结果表明,改进信道的多径时延特性与矿井实测数据能进行很好地匹配.     

UWB信道下TH-PAM与TH-PPM系统多址性能分析

针对UWB信道多址以及加性白噪声这一特点,本文采用高斯二阶脉冲作为发射脉冲,对TH-PAM以及TH-PPM调制解调系统的进行了理论分析,同时给出了这两种调制方式下系统的BER解析公式,并对性能进行了比较。在系统单用户情况下,TH-PAM性能恒优于TH-PPM;在考虑多用户以及系统噪声时,给出了一个仅由用户数目和脉冲波形决定的判决公式,由此可以判断两种系统的性能优劣。     

基于稀疏特性的TH-PPM UWB信道估计算法

在TH-PPM UWB系统中,利用信道的稀疏簇特性,提出一种新的UWB(ultra wide-band)信道估计算法.该算法首先对原始信道进行信道缩短,有效地克服了信道过长给估计精度带来的影响,然后基于缩短后的复合信道,利用UWB信道的稀疏性,对原始UWB信道进行估计,避免了无谓的零值抽头估计,改善了算法的性能.仿真结果表明,当信道长度大于符号长度时,新算法可以获得较好的估计性能.     

基于稀疏特性的TH-PPM UWB信道估计算法

在TH-PPM UWB系统中,利用信道的稀疏簇特性,提出一种新的UWB(ultra wide-band)信道估计算法。该算法首先对原始信道进行信道缩短,有效地克服了信道过长给估计精度带来的影响,然后基于缩短后的复合信道,利用UWB信道的稀疏性,对原始UWB信道进行估计,避免了无谓的零值抽头估计,改善了算法的性能。仿真结果表明,当信道长度大于符号长度时,新算法可以获得较好的估计性能。     

基于零相关扩频码的UWB系统信道估计方法

在脉冲UWB系统中，应用零相关扩频码（ZCD）进行DA（数据辅助）信道估计，仿真结果显示出采用ZCD码进行信道估计得到的自相关函数优于采用Walsh码得到的．同时提出一种基于ZCD码的脉冲UWB系统的非结构化DA信道估计方法，仿真结果表明，这种方法的误码率低于普通扩频码的误码率，说明该方法可以有效地提高非结构化信道估计的性能．     

TH-BPSK与TH-PPM超宽带系统性能分析及比较

对于使用窄脉冲传输数据的超宽带系统,从理论上分析了在TH-BPSK和TH-PPM两种调制方式下系统的信干噪比,从概率角度详细估计了系统噪声的影响。然后对两种调制方式下系统的性能进行了比较,在单用户情形下得到TH-BPSK系统性能恒比TH-PPM好的结论;在考虑系统噪声的多用户情形下给出了一个判决量的计算公式,该判决量仅由基本接收脉冲波形和用户数决定,根据判决量的值可以判断是TH-PPM系统性能好还是TH-BPSK系统性能好。文中给出了应用高斯各阶导数作接收脉冲时系统的信干噪比随用户数的变化情况。结果表明用高斯函数的各阶导数作接收脉冲时,TH-BPSK系统性能比TH-PPM系统性能好。     

室内密集多径环境下DS-PAM-UWB Rake接收性能分析

在最终被IEEE802.15.SG3a研究组采纳的Intel信道模型的基础上,针对DS-PAM-UWB系统研究分析了不同Rake接收方案对系统性能的影响.对Arake、Srake、Prake等3种不同接收机结构、不同支路数,以及不同合并方案下的Rake接收机性能进行了仿真分析,并比较了DS-PAM和TH-PPM两种不同调制方式下的Rake性能,仿真结果表明DS-PAM-UWB的系统性能在Intel信道环境下优于TH-PPM-UWB系统性能约3 dB.     

基于接收信号自相关矩阵匹配的UWB信道盲估计

 针对TH-PPM调制的超宽带系统,把超宽带系统发射信号的非线性形式转换为线性形式,并推导出接收信号自相关矩阵和信道响应之间关系式,提出一种基于接收信号自相关矩阵匹配的超宽带信道盲估计算法,获得了较好的均方误差性能.当把估计出的信道参数用于接收机设计时,还可以获得较好的误比特率性能,其误比特率比理想信道的误比特率率约1.5 dB.     

DS-UWB RAKE接收机多径合成性能分析

首先介绍了DS-UWB系统的的发射与接收模型，然后分析了利用滑动相关法对信道进行估计，并由此给出了不同RAKE接收机RAKE合成权系数选取方案。对接收机采用最大比（MAC）、最小均方误差（MMSE）及带均衡器的（MRC）合并系数选取的误码性能进行了仿真和对比。结果表明了带均衡器的MRC—RAKE只用较少的分支就可以达到接收性能明显优于MMSE—RAKE的程度。尤其在信噪比比较大时。这种优势更加明显。     

跳时超宽带（TH-UWB）多址系统性能的研究

针对多用户跳时超宽带（TH-UWB）系统建立了数学模型，其目的在于研究多址干扰对（TH-UWB）系统各 方面性能的影响。利用多址干扰服从高斯分布的特性，分析了多址系统的误码率性能，得到了系统数据速率及上 界的解析数学表达式，并将误码率理论值与实验数据进行了比较。仿真结果表明，误码率理论值与实验值一致。 此外，还分析了在不同的室内密集信道下功率控制对系统数据速率的影响，结果表明，非精确的功率控制将导致系 统的误码率及数据速率的下降，且可视距信道中的性能好于非可视距信道中的系统性能。