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超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术具有低功率、高分辨率、高频谱利用率等优点,逐渐成为无线通信领域研究、开发的一个热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。UWB系统因其直接发射窄脉冲,无需调制等独特的特性,其接收方式与以往的窄带系统有所不同,因此对接收机的设计和接收算法的研究就显得更加重要。由于UWB通信使用的是ns级的窄脉冲发射的,且信号所经过的信道一般为室内多径信道,若要在接收端很好的分辨这些多径信号,必须增大接收机的复杂度和灵敏度。此外,UWB信道严重的频率选择性衰落特征和UWB系统的低辐射功率限制对接收机设计也是一个严峻的挑战。
本文以超宽带无线通信的一种实现方式-冲激无线电(ImpulseRadio,IR)通信系统作为研究对象,研究脉冲无线电通信的接收技术及其性能。文章首先详细地推导基于不同策略的Rake接收机的性能并进行仿真比较,结果是MRC-Rake接收机的性能最好。接着提出一种改进的传输参考接收机,比较它与基本传输参考接收机的性能,得出结论,即改进传输参考接收机在接收性能和数据速率上都优于基本传输参考接收机,而其收发信机复杂度却没有明显增加。
由于超宽带在数据速率较高时很容易引起符号间干扰,本文把信道编码技术应用于超宽带无线通信系统中。发射端采用卷积码编码技术,接收端利用维特比软判决译码和硬判决译码来获得接收序列。通过理论推导,得出经过维特比软判决和硬判决译码后的系统的性能上限。仿真表明,经过信道编码技术的系统性能优于没有经过编码技术的系统性能,性能改善程度和接收机的叉指数和卷积编码系统的自由距离相关。