论文部分内容阅读
随着无线局域网(WLANS)、无线个人网(W1PANS)及家庭娱乐网等网络的兴起,人们对短距离快速通信业务的要求不断提高,超宽带系统成为有望满足这一要求的解决方案之一。多波段脉冲超宽带(multiband impulse radio ultra-wide-band,MB-IR-UWB)系统已经被证明可以提高系统的数据传输速率、频率分集增益及频谱利用的灵活性。为了进一步提高系统的数据传输速率,本文引入多天线(multiple input and multiple output,MIMO)技术,给出了一个基于MIMO的MB-IR-UWB系统。MIMO技术可以在不增加系统带宽的前提下增加系统的信道容量。因此,基于MIMO的MB-IR-UWB系统的频谱利用灵活,信道容量得到提高,并且有获得空时频分集复用增益的潜力,将成为短距离高速传输的研究重点。本文首先给出了基于MIMO的MB-IR-UWB系统的总体模型,包括系统模型、发射机和接收机的信号模型,并推导了基于MIMO的MB-IR-UWB系统的信道容量公式。同时为了说明新提出系统的性能,本文加入了两个对比多波段MIMO系统,建立了仿真模型,比较三个系统的信道容量和BER等性能。并且,为了解决系统空时频分集增益和复用增益不可兼得的问题,又在系统中加入了空时频编码。理论分析和仿真结果表明,系统的信道容量与天线数和波段数呈现正比例关系;系统可以通过空时频编码来提供空时频分集复用增益,误码率性能得到提高。另外,由于系统中存在多流干扰(multi-stream interference,MSI)、同频干扰(same frequency interference,SFI)以及在IEEE 802.15.3a多径信道下的码间串扰(inter-symbol interference,ISI),本文中引入均衡技术来降低这些干扰对系统数据传输的影响。首先给出了时间翻转(time reversal,TR)均衡技术和频域均衡(frequency domain equalization,FDE)技术的数学模型,然后建立均衡器仿真模型,在不同系统参数情况下比较了TR均衡技术和FDE技术的抗ISI、MSI性能以及对信道的鲁棒性。仿真结果表明,当信道的自相关和互相关特性足够理想时,TR均衡技术抗MSI的能力优于频域均衡。随着信道相关性状况越来越不理想,频域均衡的抗MSI和ISI的能力将优于TR均衡器。因此,文中所给出的基于MIMO的MB-IR-UWB系统,可以在不增加系统带宽的前提下提高信道容量,通过空时频编码来平衡系统获得的空时频分集增益和复用增益,对于系统中存在的多种干扰可以通过加入均衡器来降低其对数据传输的影响,可以很好地满足人们对短距离快速通信的要求。