脉冲无线通信信道特性与建模研究进展

对脉冲无线通信传播信道的研究现状进行综述。在介绍超宽带无线通信技术和脉冲无线通信技术的背景之后,分析了描述脉冲无线信道特性的常用参数。分别对脉冲信道的成簇现象和成簇特性,多径分量的幅度统计特性,信道参数的频率依赖特性,以及脉冲信号波形在无线信道传播过程中的失真等问题的研究内容及其最新进展进行详细介绍。针对脉冲无线信道的传播特点,介绍了与信道建模有关的主要方法,同时还详细介绍了脉冲无线信道路径损耗模型和多径传播模型的研究现状和一些主要研究成果。最后对脉冲无线信道建模研究进行展望,指出一些值得关注的研究内容。

60GHz脉冲无线通信系统的TH-PAM多址接入方案

针对60 GHz脉冲无线通信系统中的多用户干扰问题,研究了基于TH-PAM的多址调制方案的性能。在IEEE 802.15.3c信道模型下,建立了系统误码性能、通信距离和用户数关系的分析模型,研究了TH-PAM多址调制系统的多用户干扰特性,并与TH-PPM方案进行了比较。仿真结果表明,采用TH-PAM多址调制方式的系统在通信距离小于30 m的范围内,误码率可以保持在10-5以下,而采用TH-PPM方式的系统在100 m的范围内,误码率始终大于10-4。由此可见,TH-PAM比TH-PPM更加适合用于60 GHz短距离无线通信,为5G高频新空口的热点高容量应用场景提供了技术参考。

60 GHz脉冲无线通信系统中Raptor码的性能分析

针对5G热点高容量场景下的60 GHz脉冲无线通信系统中信号幅度衰落引起的误码问题,研究了该系统中Raptor码的误码性能。根据60 GHz短距离通信系统特点,采用IEEE 802.15.3c工作组建立的60 GHz无线信道模型,在此基础上分析了编码系统接收信噪比;然后结合信道编码理论,对不同编码方案进行误码性能仿真,重点对两种不同的Raptor码的编码增益、译码开销及通信距离进行对比。研究结果表明,采用1/2码率的QCLDPC预编码的Raptor码在接收信噪比大约为5 d B时,相较于未编码系统拥有4.5 d B的编码增益,同时最大通信距离为70 m,为未来5G高频新空口热点高容量场景下的60GHz短距离通信系统信道编码提供技术参考。

FTH-PPM多址接入技术在60 GHz脉冲无线通信系统中的性能

针对60 GHz脉冲无线通信系统中存在的多址接入干扰问题,研究了基于FTH-PPM多址接入方案的性能。在IEEE 802.15.3c信道模型下,分析了系统误码率性能与跳频码数量、信噪比、用户数之间的关系,研究了FTH-PPM多址调制系统特性,并与TH-PPM、TH-PAM方案进行比较。仿真结果表明,系统在多址条件下,可以通过改变信噪比、频率跳数、用户数来满足所需的误码率,同时在一定范围内,FTH-PPM的误码率性能优于TH-PAM和TH-PPM的误码率性能,并且可以根据脉冲占空比的值选择合适的多址调制方式,为60 GHz脉冲无线通信的应用提供技术参考。

60 GHz通信系统中基于速率限制的跨层资源分配

随着60 GHz脉冲无线通信的不断发展,传统严格分层的资源分配方案当前难以满足不同用户的业务服务质量需求(quality of service, QoS)。针对这一问题,在60 GHz脉冲无线通信系统中,利用跨层的设计思想,提出基于最大和最小速率限制的跨层资源分配策略。首先在MAC层考虑各用户的分组损耗以及用户的有限长缓冲队列状态,用有限状态马尔科夫链来完成对队列的分析,从而得到物理层的最大和最小速率限制,然后在物理层考虑系统功率的限制与时变的信道状态信息,并利用在MAC层所得到的最大和最小速率作为限制条件,进行动态的资源分配。仿真结果显示,对比没有速率约束的资源分配算法,所提算法不仅使整个系统的吞吐量得到提升,而且在用户达到最佳QoS的情况下能够节省一定的功率,从而使系统性能在一定程度上得到改善。

一种新型的IR-UWB均衡接收机

IR-UWB系统中的密集多径和随机的时延扩展带来了严重的码间干扰,若不采取均衡技术抑制码间干扰,将严重限制系统的性能。针对接收机的位置改变能引起信道模式改变,设计了一个新型的MF-DFE接收机,根据传输速率信息和判决设备得到的信道模式的信息,在快时变的混合信道下,动态的配置判决反馈均衡器的长度进行均衡接收。仿真表明该接收机在快时变的IR-UWB混合信道情况下,在高的传输速率下仍能获得良好的性能。