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超宽带(UWB)技术作为一种新兴的短距离高速无线通信技术,具有高速率、大容量、低功耗、抗多径干扰能力强等特点,将在无线个人域网(WPAN)、短程无线接入、军事通信等领域发挥重要作用,因而受到越来越广泛的关注。UWB通信系统的关键技术已成为当前研究的热点,其中包括UWB信号的接收和多用户检测(MUD)。由于UWB信号本身功率谱密度(PSD)极低,并且传输中易受到路径损耗、阴影效应的影响,特别是在室内密集多径环境下,对UWB系统接收技术的研究显得尤为重要。此外,UWB在WPAN等的应用中涉及多址干扰的问题,因而UWB多用户检测(MUD)也是另一个需要研究的关键技术。本课题研究适用于UWB的Rake接收技术和自适应多用户并行干扰抵消算法,正是为了满足上述需要。
论文简要阐述了UWB技术的概念、特点、关键技术及标准化进程,介绍了UWB系统中的Rake接收和多用户检测两个领域的主要研究进展,仿真了IEEE802.15.3a工作组发布的室内坏境下UWB多径信道模型。在此基础上研究了多径信道下Rake接收机的性能,对不同的多径选择方式、合并方式及叉指数对UWB-Rake接收机性能的影响进行了仿真分析和比较,据此提出了一种根据信道状态自适应改变合并方式的思路。针对室内环境下的高速UWB系统,当时延扩展超过一定限度时会引起明显的符号间干扰(ISI),严重影响系统性能的情况,论文研究了一种改进的UWB-Rake接收机方案。该方案采用最小均方误差(MMSE)准则来优化合并权系数矢量,以期在收集多径能量和避免ISI之间达到较好的平衡。仿真结果表明:在衰落严重的信道中,该接收机使用较少的叉指数就能得到良好的性能。论文还选择一种自适应多用户并行干扰抵消算法应用于UWB系统之中,仿真表明,它可有效抑制多址干扰,提高系统性能。