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超宽带(UWB)无线通信以其高速率、高性能、低功耗、低成本、抗多径等诸多优势,已成为短距离无线通信的新亮点,是无线个域网(WPAN)的首选方案。UWB技术解决了困扰人们多年有关传输方面的重大难题,开发了一个具有千兆赫兹和高空间容量的新型无线信道,尤其适用于室内密集多径等高速无线数据传输场合。有关UWB技术的研究是当前、乃至未来五年无线通信领域研究的热点课题。
论文从UWB的特点出发,深入分析了它的优势、应用潜力及其关键技术,介绍了基于MB-OFDM的UWB系统,讨论了几种常见的UWB信道模型,选用了IEEE802.15.3a建议的信道模型作为评价物理层技术性能的UWB信道仿真模型,并讨论了几种常见的LIWB多址接入方式。
根据MB-OFDM-UWB系统的特点,论文提出了将OFDM技术和多级跳频技术结合的多址方案。该多址方案有二级构成,其中前一级使用OFDM,设计时可以参考Multi-bandOFDMPhysicalProposalforIEEE802.15TaskGroup3a中的物理层建议,也可以自行设计OFDM的物理层,后一级采用跳频模块,并将基于余数域的多级跳频图案应用到该多址方案中,大大减小了多用户碰撞的概率,有利于超宽带信号的生成。根据OFDM的特点,方案可以灵活地将OFDM作为多级跳频的一级。论文在该方案的基础上又进行了改进,在系统的前端引入DS-CDMA,形成了一个直接序列扩频和多级跳频相结合的多址接入方式。这样一方面使系统的容量有了大幅的提高,另一方面使系统具有了频率分集的效果,进一步提高了系统抗窄带干扰和抗频率选择性衰落的性能。
针对OFDM系统中实现快速跳频时跳频速率不够高的缺点,论文还提出将一个OFDM符号的多个时域数据分组,每组使用一个跳频频率发送,使OFDM系统中的跳频速率得以迅速提高。
理论分析和仿真结果表明,基于OFDM和多级跳频结构的超宽带多址接入方案在系统容量、误比特率性能、抗干扰等方面具有诸多的优势。在8用户情况下,当系统误比特率为10-1时,基于该结构的全载波方案比TH-PPM多址方案改善信噪比5dB左右。