DS-UWB通信系统的信号兼容性分析

采用超宽带(UWB)技术的无线通信系统,在实现对无线电频谱资源的充分利用的同时,也成为传统窄带系统的一种潜在干扰源.首先,通过对直扩超宽带(DS-UWB)信号功率谱密度的研究,分析了DS-UWB对典型窄带系统的干扰.其次,研究了DS-UWB信号功率谱密度的典型包络形式,已调信号功率谱的连续、离散成分和脉冲重复频率(PRF)对信号功率谱的影响,进而提出并讨论了合理设计伪码形式和选择PRF参数以减轻干扰影响的初步方案,最后讨论了DS-UWB与受扰系统的共存性.

DS-UWB信号伪码周期的谱估计

针对接收端接收到缺乏先验知识的超宽带信号以后,如何确定其伪噪声(PN)码周期的难题,提出了一类基于信号功率谱二次处理的方法。该方法首先对直接序列扩频超宽带信号的功率谱进行估计,然后把估计出的信号功率谱作为输入信号再求功率谱,发现信号的二次功率谱脉冲位置与PN码周期密切相关,将本方法运用于非合作方式通信信号估计场合,只要检测出其相邻脉冲峰值的间隔就能估计出PN码的周期。最后通过计算机模拟程序验证了该方法在较低的输入信噪比条件下与理论分析结果一致,显示了该方法的有效性。

基于修正码片波形的DS-UWB系统同步算法研究

提出一种基于修正码片波形自相关方案的DS-UWB系统同步算法;首先利用并行相关器组,采用等间隔码片波形能量累积的方法来修正本地相关码片波形模板首先获得系统的码片同步,然后在已知码片同步的基础上利用PN码滑动相关捕获方法获得系统的PN码同步;仿真结果表明,在系统用户数为5,扩频增益为9时,算法的同步时间为2.5μs,与"多径超宽带系统同步时间在ms级"的结论不同,该算法能够实现μs级的同步;该方法是一种能够适应UWB多径信道环境的行之有效的DS-UWB系统同步捕获算法。

基于一类SVM贝叶斯算法的DS-UWB系统多用户检测研究

在多径多址条件下,用户自身的前后符号之间会产生码间干扰,同时各用户之间会产生多址干扰,从而给用户信号的正确检测带来极大困难。提出了一种基于一类支持向量机贝叶斯分类器的DS-UWB系统多用户检测算法,证明了基于径向基核函数的一类SVM的分类函数归一化为密度函数,并将所得的概率密度函数用于构造贝叶斯分类器。仿真实验表明,在UWB信道环境下本算法的误码率性能明显优于最小均方误差(MMSE)检测和解相关检测等线性检测算法。相比传统SVM算法,本算法所需的核运算量和存储空间要小得多,有效地降低了运算负载,抑制了多址干扰。

多径环境下接收DS-UWB信号的PN序列周期盲估计

经过密集多径信道的直接序列超宽带(DS-UWB)信号形式变得非常复杂,这给信号的伪随机(PN)序列周期的盲估计带来了困难。基于信号功率谱二次处理,对信号的功率谱进行估计,然后将估计的功率谱作为输入再求取功率谱,最后得到的二次谱就会在接收的DS-UWB信号的PN序列周期的整数倍处得到一序列的尖峰脉冲,通过估计这些脉冲的间距就可以得到PN序列周期的估计。推导得出的接收的DS-UWB信号的二次谱的表达式表明了该方法的可行性,同时为了增强估计性能,使用了二次谱平均累积方法。仿真实验验证了该方法能够在较低的输入信噪比条件下良好地工作。

基于ML准则的DS-UWB系统的信道估计

信道估计是超宽带通信系统必须加以解决的关键技术之一.针对DS-UWB(direct sequence ultra wideband)系统,提出了一种基于ML准则的信道估计算法,并对该算法的性能进行了分析.仿真结果表明,该算法有效易行,导频个数越大,估计的值越准确.

抑制DS-UWB多径干扰的RAKE-MLSE接收机

为达到高数据速率,直接序列超宽带(DS-UWB)系统通常使用低扩频增益,在密集多径信道中这可能会增强多径干扰(MPI)从而降低系统的性能。文中将最大序列似然估计(MLSE)引入DS-UWB接收机结构中来抑制MPI。推导了DS-UWB信号的MLSE公式,作为MLSE算法的近似提出采用RAKE-MLSE接收机结构来降低计算复杂度。使用Viterbi算法实现了该接收机,并在IEEE802.15.3a建议的室内信道中对一个DS-UWB系统进行仿真。仿真结果表明该接收机较一般RAKE接收机性能有很大提高。

空时码在DS-UWB系统的应用研究

直接序列超宽带(DS-UWB)通信技术是无线通信中的一个非常有发展前途的技术。为克服无线传输中多径衰落效应,针对DS-UWB系统,提出了一种将空时编码和Rake接收结合的方案,并进行性能分析和仿真。该方案建立在码片波形,使系统不仅获得空间分集,同时获得多径分集。仿真结果表明,基于这种方案的多天线系统的性能明显优于单天线系统。

DS-UWB与TH-UWB系统在多径信道下的性能分析

在IEEE.802.15.3a工作组建议的标准UWB室内信道模型下,采用选择性Rake接收机(S-Rake)和部分Rake接收机(P-Rake),系统分析了DS-UWB和TH-UWB系统性能,并进行了仿真。仿真结果表明,在多用户情况下,DS-UWB系统性能优于TH-UWB系统;并且随着帧数的增加,TH-UWB系统的性能将变差,而DS-UWB系统性能随码片数的增加而改善;此外,DS-UWB和TH-UWB系统性能均随S-Rake和P-Rake接收机叉指数的增加而改善,采用S-Rake接收机时的系统性能要优于P-Rake接收机。

DS-UWB时域均衡接收技术研究

本文根据UWB信道的特性和DS-UWB发送信号的特点,提出了一种在RAKE接收前的时域均衡技术,并通过蒙特卡罗仿真得出的误码率比较结果,该时域均衡技术使RAKE接收机接收性能有很大的提高。

DS-UWB中扩频同步技术的研究及其FPGA实现

为了简化扩频系统中同步接收机的电路结构,针对DS-UWB无载波的特性,设计了一种无需载波跟踪环,工作在码片速率的扩频解扩及其同步电路,采用Verilog HDL描述电路,然后对该电路进行了功能和时序仿真,最后在Altera的Cy-cloneII系列芯片上验证了该电路,并用逻辑分析仪观测波形。结果表明,电路工作正确可靠,占用逻辑单元数仅694个,最高工作频率为113MHz,同步精度可以达到1/4个码片。

微弱DS-UWB信号的盲估计方法研究

介绍了直接序列超宽带(DS-UWB)信号的信号模型及其时域表达式,提出了用DS-UWB信号的相关矩阵特征分解的方法来解决在低信噪比下DS-UWB信号伪码和相关参数盲估计的问题。该方法可以在一个算法中同时实现码同步和伪码序列的恢复,大大减小了估计的复杂度和相位模糊度。理论分析和仿真实验都证明了该方法在低信噪比下的有效性。

多用户DS-UWB信号的伪码周期估计

在单用户直接序列超宽带（DS-UWB）信号的伪码（PN）周期估计的基础上,采用信号功率谱二次处理的方法,实现了多用户DS-UWB信号的PN码周期盲估计。该方法对接收信号的功率谱进行二次谱处理,最后得到的二次谱就会在接收的多用户DS-UWB信号的PN码周期整数倍处出现一系列的尖峰脉冲,通过检测这些脉冲的间距就可以得到PN码周期的估计。通过理论推导表明了该方法的可行性,利用计算机仿真,验证了多用户DS-UWB信号在PN码周期的整数倍确实存在二次功率谱的脉冲串,这些脉冲串还具有类似高斯脉冲二次功率谱的形状。同时,仿真实验也验证了该方法能够在较低的输入信噪比条件下良好地工作。

基于ZCZ序列的DS-UWB的自适应同步

构造了一种零相关序列集(ZCZ)作为训练序列,该序列具有理想的自相关和互相关特性。为消除码间干扰和多径干扰,对构造的序列集进行插"0"运算,仿真结果表明该方法有助于提高同步性能。

IEEE802.15.3a信道中DS-UWB的多径干扰分析

UWB主要应用于密集多径室内信道中,多径干扰(MPI)是系统的主要干扰来源之一。分析了IEEE802.15.3a信道中直接序列UWB(DS-UWB)多径干扰的性质。通过精确考虑每条多径带来的干扰,提出了多径干扰呈高斯分布的假设,并根据信道模型的特性给出了一种简单的估算多径干扰方差的方法。在此基础上计算了匹配滤波器接收机的错误概率并与计算机仿真值做了对比,结果表明二者较为吻合。

DS-UWB系统中一种抑制窄带干扰的多天线接收机

直接序列扩频超宽带(DS-UWB)系统采用窄脉冲和扩频技术能够与其它无线电系统共存,但是,在进行系统设计时,必须对同频段系统的干扰加以抑制。文中在存在窄带干扰的情况下,提出一种自适应多天线Rake接收机,通过自适应调整天线合并权向量来抑制窄带干扰对系统的影响,并通过仿真实验与现有抑制窄带干扰接收机进行比较。理论分析与仿真结果表明,该接收机具有较好的环境鲁棒性,并且能够一定程度上抑制窄带系统对DS-UWB系统的干扰,保证系统接收性能。

基于二次谱算法的DS-UWB信号伪码周期估计

超宽带信号具有良好的低截获特性,通过对该信号主要参数的检测与估计来分析其抗截获性能,是现代非协作通信系统研究中的关键问题,具有重要的应用价值。本文提出了将二次谱算法应用于DS-UWB信号的伪码周期估计,从理论上分析了该算法对DS-UWB信号伪码周期估计的适用性,分析表明根据二次谱峰值谱线间距可有效估计出其伪码周期。通过仿真实验对比了采用该算法检测DS-UWB和DSSS信号伪码周期的抗截获性能,实验结果表明在信息速率和扩频后带宽相同的条件下,DS-UWB具有更好的抗截获性能,对伪码周期估计时所需检测信噪比,DS-UWB优于DSSS信号3dB。

DS-UWB信号的谱相关分析及码片宽度估计

给出了直扩超宽带(DS-UWB)信号模型,详细分析了DS-UWB信号的循环平稳性和利用谱冗余估计码片宽度的方法。最后,严格推导出了DS-UWB信号的循环谱密度函数。仿真实验显示:DS-UWB信号具有循环平稳性,由于它的单脉冲时域波形不同,它的循环谱密度函数和传统的脉幅调制PAM信号有很大的不同;在较低信噪比时,码片宽度能够完全准确地估计出来。

DS-UWB信号参数估计的自相关算法

利用DS-UWB信号周期平稳的特性,根据DS-UWB信号与高斯白噪声在自相关域上的差异,提出了一种DS-UWB信号参数估计的自相关算法。该算法可以在自相关积分时间不同的情况下,准确地估计DS-UWB信号伪码周期和伪码码片宽度,为下一步实现DS-UWB信号的细微特征分析提供了参考。理论分析和仿真实验都证明了该方法在低信噪比下非常有效。

基于DS-UWB的可变码扩频及同步的FPGA实现

为了提高扩频系统中同步接收机的灵活性,利用DS-UWB无载波的特性,设计了一种码长及码型可变、工作在码片速率的扩频及其同步电路,在扩频电路设计时分别采用了PN码和三进制码,同步模块可以复用,采用Verilog HDL描述电路,然后对该电路进行了功能和时序仿真,最后在Altera的CycloneⅡ系列芯片上验证了该电路,并对采用两种扩频码的适用场合进行了分析。