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TH-PPM超宽带系统室内信道下性能及容量分析

作　者: 吕婷婷
导　师: 张浩
学　校: 中国海洋大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超宽带无线通信 TH-PPM 误码性能容量分析
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 52次
引　用: 3次
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内容摘要

当今的数据通信中,对服务速率和业务的需求越来越多,而日益缺乏的频谱和受限的功率,使资源与需求的矛盾越来越突出,超宽带无线通信技术(Ultra-wide band wireless communication)直接发送纳秒级宽度窄脉冲进行通信,因而可以在很低的功率谱密度下,以单带或多带的调制方式达到高速的传输速率,成为给数据通信领域的热点,在无线局域网(WLAN)、无线个人局域网(WPAN)的应用中,发挥着日益重要的作用。本文主要研究了超宽带无线通信技术的原理,阐述了UWB系统脉冲波形的设计要求,着重描写了本文选用的脉冲波形;对UWB系统的调制技术进行总结和分析,并介绍了UWB系统所用到的扩频技术。重点研究了流行的各种室内信道模型,包括Δ? K模型,S-V模型和IEEE 805.15.3a室内信道模型,并分析利弊,引出了一种适合UWB系统误码性能和容量分析的信道模型。文章针对跳时脉冲脉位调制(TH-PPM, Time-Hopping Pulse Position Modulation)的UWB系统,分别从单用户和多用户两种情况下考虑,推导了系统在加性高斯白噪声信道(AWGN, Additive White Gaussian Noise)下的误码率和容量公式,将其延伸至实际室内信道,分析了TH-PPM UWB系统在室内信道下的性能和容量特征,并进行了仿真分析。文章的最后对TH-PPM系统进行改进,分两部分讨论:一是针对PPM的改进,研究了BPPM、NPPM系统在单用户AWGN信道下的性能和容量,并将其与TH-PPM系统进行比较分析,得出结论;另一个是针对接收机的改进,初步研究了Rake接收机原理,分析了Rake接收机的模型。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-15
  1.1 UWB 技术背景及概述  9-10
  1.2 UWB 系统简介  10-13
  1.3 UWB 技术的典型应用  13-14
  1.4 本文主要研究内容  14-15
2 超宽带信号波形及调制技术  15-27
  2.1 超宽带无线脉冲信号的设计要求  15-17
  2.2 典型超宽带脉冲信号  17-19
    2.2.1 高斯脉冲  17-19
    2.2.2 基于正弦波的窄脉冲信号  19
    2.2.3 升余弦脉冲波形  19
  2.3 超宽带调制方式  19-26
    2.3.1 脉冲幅度调制(PAM)  20-21
    2.3.2 开关键控（OOK）  21
    2.3.3 二进制相位调制（BPSK）  21-22
    2.3.4 脉冲位置调制（PPM）  22-24
    2.3.5 UWB 系统的扩频信号  24-26
      2.3.5.1 直接序列扩频（DSSS,Direct-sequence Spread Spectrum）  25
      2.3.5.2 跳时扩频（THSS，Time Hopping Spread Spectrum）  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 UWB 室内信道模型  27-36
  3.1 Δ? K 模型  28-29
  3.2 S-V 室内信道模型  29-30
  3.3 IEEE 802.15.3a 室内信道模型  30-34
  3.4 简化的室内信道模型  34-35
  3.5 本章小结  35-36
4 TH-PPM 容量和性能分析  36-58
  4.1 TH-PPM 信号结构及系统模型  36-38
  4.2 单用户系统性能及容量分析  38-48
    4.2.1 单用户情况下正交多进制PPM UWB 系统的误码性能  38-43
    4.2.2 单用户情况下正交多进制PPM UWB 系统的容量分析  43-48
      4.2.2.1 等效信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)  45-46
      4.2.2.2 正交多进制PPM 调制信号在频率选择性衰落信道的容量  46-48
  4.3 多用户系统性能及容量分析  48-56
    4.3.1 多用户系统模型  48-52
    4.3.2 多用户情况下正交多进制PPM UWB 系统的误码率分析  52-55
    4.3.3 多用户情况下MPPM UWB 系统的容量分析  55-56
  4.4 本章小结  56-58
5 改善TH-PPM UWB 系统性能的技术及方法  58-69
  5.1 跳时双正交PPM（TH-BPPM）系统性能及容量分析  58-60
    5.1.1 信号结构及系统模型  58
    5.1.2 误码率性能分析  58-60
    5.1.3 容量分析  60
  5.2 跳时非正交PPM(TH-NPPM)系统性能及容量分析  60-64
    5.2.1 信号结构和系统模型  60-61
    5.2.2 误码率性能分析  61-64
    5.2.3 容量分析  64
  5.3 Rake 接收机技术  64-67
    5.3.1 Rake 接收机基本原理  64-66
    5.3.2 信号模型及信号与干扰加噪声比SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio）  66-67
  5.4 本章小结  67-69
6 总结与展望  69-70
参考文献  70-73
附录A AWGN信道下基于最大似然准则的检测器原理  73-75
致谢  75-76
个人简历  76

TH-PPM超宽带系统室内信道下性能及容量分析

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