發(fā)布時間：2017-12-10 02:04

  本文關(guān)鍵詞：基于SQRT Chirp函數(shù)波形的多干擾抑制超寬帶系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：超寬帶(UWB, Ultra Wideband)技術(shù)自問世以來,因其具有高速率、高可靠性等諸多優(yōu)勢,被視為實現(xiàn)室內(nèi)短距離無線通信的最有效途徑之一,吸引了業(yè)界專家及學(xué)者們越來越多的關(guān)注。目前,UWB技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、定位、家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域,具備很好的研究意義與實用價值,在5G室內(nèi)通信中前景廣闊。UWB通信系統(tǒng)可以使用的頻帶范圍為3.1GHz～10.6GHz,如此大的頻帶范圍使UWB通信系統(tǒng)不可避免地會與其它窄帶通信系統(tǒng)互相干擾。一般而言,窄帶通信系統(tǒng)信號的功率譜密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于UWB信號,其對UWB通信系統(tǒng)造成的干擾不容忽視。然而,UWB通信系統(tǒng)信號的功率譜密度極低,對其它窄帶通信系統(tǒng)的影響非常小,可以當(dāng)作背景噪聲來處理。因此,本論文的研究主要在于如何有效抑制窄帶通信系統(tǒng)對UWB系統(tǒng)的干擾。同時,為了使得UWB通信系統(tǒng)更加適應(yīng)其通信環(huán)境,需要考慮如何消除實際存在的多徑干擾與多用戶干擾對UWB通信系統(tǒng)的影響。本文首先設(shè)計了一種基于改進(jìn)sqrt Chirp函數(shù)的UWB波形,以更好地抑制UWB系統(tǒng)中的窄帶干擾；其次,將其與移位疊加正交互補碼(OS-OCC, Offset Stacking-Orthogonal Complementary Code)相結(jié)合,有效抑制了UWB通信系統(tǒng)中存在的窄帶干擾、多徑干擾以及多用戶干擾；最后,對所提OS-OCC UWB系統(tǒng)采用多頻帶方案設(shè)計,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)頻譜利用率及數(shù)據(jù)傳輸速率。針對要解決的多種干擾問題,本文的主要研究工作分為如下三部分：首先,基于Chirp函數(shù)良好的時頻映射關(guān)系,本文設(shè)計了一種改進(jìn)的非線性sqrt Chirp函數(shù)波形,該波形設(shè)計只需簡單的時域處理,設(shè)計靈活,復(fù)雜度低。所設(shè)計的非線性sqrt Chirp函數(shù)波形的掃頻速率可以在窄帶干擾頻帶處達(dá)到最大值,以使傳輸信號以最快速度通過干擾頻帶,從而減小窄帶干擾對UWB通信系統(tǒng)的影響。為了驗證非線性sqrt Chirp函數(shù)波形的窄帶干擾抑制能力,我們將其與典型反三角函數(shù)波形進(jìn)行了對比。通過仿真分析發(fā)現(xiàn),所提非線性sqrt Chirp函數(shù)波形具有更好的窄帶干擾抑制能力,而且在多窄帶干擾環(huán)境下該函數(shù)波形仍然可以有效發(fā)揮干擾抑制作用。其次,針對UWB通信系統(tǒng)的實際工作環(huán)境,我們需要進(jìn)一步克服多用戶干擾以及多徑干擾。本文采用具有理想自相關(guān)和互相關(guān)特性的OCC作為擴(kuò)頻碼來抑制系統(tǒng)中的多用戶干擾及多徑干擾,并且利用OS擴(kuò)頻調(diào)制實現(xiàn)可變速率傳輸,提高數(shù)據(jù)傳輸速率。為了有效抑制系統(tǒng)中的多種干擾并獲得高傳輸速率,論文將os-occ與非線性sqrt Chirp函數(shù)波形相結(jié)合,給出了基于非線性sqrt Chirp函數(shù)波形的OS-OCC UWB系統(tǒng)。理論分析及性能仿真表明,基于非線性sqrt Chirp函數(shù)波形的OS-OCC UWB系統(tǒng)較采用其它函數(shù)波形的UWB系統(tǒng)在抑制窄帶干擾、多用戶干擾及多徑干擾方面具有更好的性能,即更低的誤比特率。最后,為了提高頻譜資源利用率,實現(xiàn)傳輸速率的有效提升,本文進(jìn)一步給出了基于非線性sqrt Chirp函數(shù)波形的多頻帶OS-OCC UWB系統(tǒng)設(shè)計方案。該設(shè)計方案將UWB系統(tǒng)帶寬合理劃分為包含窄帶干擾的子頻帶及不包含窄帶干擾的子頻帶,對包含窄帶干擾的子頻帶匹配非線性sqrt Chirp函數(shù)波形,而對不包含窄帶干擾的子頻帶匹配傳統(tǒng)線性Chirp函數(shù)波形,從而實現(xiàn)多個頻帶同時傳輸數(shù)據(jù),提高了系統(tǒng)的頻譜利用率及數(shù)據(jù)傳輸速率,并有效實現(xiàn)了多窄帶干擾抑制。仿真結(jié)果表明,多頻帶OS-OCC UWB系統(tǒng)在多窄帶干擾抑制方面具有良好性能,同時較好地抑制了多用戶干擾及多徑干擾,提高了頻譜利用率及數(shù)據(jù)傳輸速率。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925

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本文編號：1272686