本文關(guān)鍵詞：基于Chirp函數(shù)的抑制多窄帶干擾的OCC-UWB系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：超寬帶(Ultra Wideband, UWB)技術(shù)起源于脈沖無線電(Impulse Radio, IR)技術(shù),最早在軍用雷達(dá)領(lǐng)域得以應(yīng)用。1989年,美國國防部提出了超寬帶這一詞語,并以IR方式發(fā)展了UWB技術(shù)。直到2002年,美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)批準(zhǔn)UWB技術(shù)在指定的功率譜掩蔽下可應(yīng)用到民用通信領(lǐng)域,且UWB信號(hào)不再局限于脈沖方式產(chǎn)生,這一里程碑式的事件加之UWB技術(shù)自身高速率,低功耗,多徑分辨能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)激發(fā)了芯片生產(chǎn)廠商和學(xué)術(shù)界專家學(xué)者極大的研究興趣。無線通信迅猛發(fā)展,人們對(duì)無線通信服務(wù)質(zhì)量的要求也隨之增高,為滿足各種短距離高速無線通信網(wǎng)如高速家庭多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)、醫(yī)院高速醫(yī)療網(wǎng)等對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸速率的要求,提出了多種短距離高速無線應(yīng)用技術(shù),UWB技術(shù)便是其中最具吸引力技術(shù)之一。無線頻譜資源日趨緊張,FCC給UWB通信劃定的帶寬范圍為3.1GHz～10.6GHz,如此寬的帶寬是以功率限制為前提的,在此頻段內(nèi)的發(fā)送功率不得超過—41.3dBm/MHz,以防止對(duì)此帶寬范圍內(nèi)已授權(quán)窄帶系統(tǒng)造成干擾。與此同時(shí),由于窄帶信號(hào)與UWB信號(hào)相比具有較強(qiáng)的功率,窄帶系統(tǒng)對(duì)UWB系統(tǒng)造成的干擾不容小覷,需要采取有效的干擾抑制技術(shù)減輕其對(duì)UWB系統(tǒng)的影響。同時(shí)考慮到UWB系統(tǒng)工作在室內(nèi)密集多徑信道環(huán)境中,必然存在多用戶干擾和多徑干擾,必須采取措施加以抑制,以獲得可接受的性能。本論文主要圍繞UWB系統(tǒng)中的干擾抑制問題展開,同時(shí)考慮加快數(shù)據(jù)傳輸速率,提高頻帶利用率以達(dá)到超寬帶通信系統(tǒng)的全面優(yōu)化。圍繞要解決的問題論文所做主要工作如下：首先,基于Chirp信號(hào)的良好時(shí)頻映射關(guān)系我們提出了一種改進(jìn)的能夠抑制兩個(gè)窄帶干擾的非線性Chirp波形設(shè)計(jì)思想,并根據(jù)此設(shè)計(jì)思想推導(dǎo)出了兩種非線性Chirp波形的時(shí)域表達(dá)式；接著將該抑制兩個(gè)窄帶干擾的思想推廣到任意多個(gè)窄帶,得到了一種借助頻譜感知技術(shù)可自適應(yīng)抑制多窄帶干擾的波形設(shè)計(jì)方法,并基于反三角函數(shù)atan和asinh寫出了兩種可抑制多窄帶干擾的非線性Chirp波形的通式,該方法只需簡單的時(shí)域處理即可得到波形的時(shí)域表達(dá)式,設(shè)計(jì)靈活,復(fù)雜度低；最后通過在AWGN信道中仿真驗(yàn)證了運(yùn)用此設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)的非線性Chirp波形可很好地自適應(yīng)抑制電磁環(huán)境中的多窄帶干擾。其次,考慮到UWB系統(tǒng)工作的實(shí)際通信環(huán)境中必將有多窄帶干擾、來自其它用戶的干擾以及多徑傳播信道帶來的多徑干擾共存,我們采用之前設(shè)計(jì)的抑制多窄帶干擾的非線性Chirp波形作為系統(tǒng)的發(fā)射脈沖來抑制環(huán)境中的多窄帶干擾,選擇正交互補(bǔ)碼(Orthogonal Complementary Code, OCC)為系統(tǒng)碼字來抑制系統(tǒng)中的多用戶干擾和多徑干擾,來構(gòu)建一個(gè)抑制多窄帶干擾的單頻帶的OCC-CDMA UWB系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和多徑信道中的性能仿真。結(jié)果表明在上述干擾下系統(tǒng)可保持較低的誤比特率和較好的性能,說明該系統(tǒng)可有效抑制多窄帶干擾、多用戶干擾及多徑干擾。最后,從抑制干擾和提高頻譜資源利用率兩個(gè)角度出發(fā)聯(lián)合優(yōu)化UWB系統(tǒng),設(shè)計(jì)了基于Chirp波形的抑制多窄帶干擾的多頻帶OCC-CDMA UWB系統(tǒng),多個(gè)頻帶同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)比特,且無需載波調(diào)制,具有實(shí)現(xiàn)簡單復(fù)雜度低的特點(diǎn)。對(duì)此我們提出了兩種多頻帶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案：第一種是等分多頻帶方案,先將頻帶根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率要求進(jìn)行等分,然后運(yùn)用頻譜感知技術(shù)檢測(cè)窄帶干擾相應(yīng)信息,在有窄帶干擾的子頻帶用之前設(shè)計(jì)的抑制多窄帶干擾的非線性Chirp波形抑制窄帶干擾；第二種是非等分多頻帶方案,此方案從另一角度抑制多窄帶干擾,即在劃分頻帶的同時(shí)采取一種頻譜規(guī)避的思想規(guī)避窄帶干擾所在頻帶,先借助頻譜感知技術(shù)獲得窄帶干擾的中心頻率以及帶寬信息,然后充分利用Chirp信號(hào)的時(shí)頻映射關(guān)系根據(jù)窄帶干擾的信息同時(shí)考慮數(shù)據(jù)傳輸速率要求進(jìn)行頻帶劃分,從而減輕窄帶信號(hào)給UWB系統(tǒng)帶來的干擾。同時(shí)考慮到通信環(huán)境中存在的多用戶干擾和多徑干擾,用正交互補(bǔ)碼作為系統(tǒng)碼字來抑制干擾。理論分析及仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)的多頻帶OCC-CDMA UWB系統(tǒng)在有效抑制多窄帶干擾、多用戶干擾及多徑干擾的同時(shí)加快了數(shù)據(jù)傳輸速率,提高了系統(tǒng)對(duì)頻譜資源的利用率,優(yōu)化了總體性能。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN925

【參考文獻(xiàn)】

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1 羅振東,高宏,劉元安,高錦春;抑制多窄帶干擾的超寬帶脈沖設(shè)計(jì)方法[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2005年01期

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本文編號(hào)：1272904