基于logistic序列的uwb系统rake接收机性能分析探讨

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1、基于Logistic序列的UWB系统Rake接收机性能分析探讨　摘要:依据混沌序列码元丰富,抗干扰能力强,优良的相关特性和白噪声统计特性,采用改进型Logistic映射迭代产生的混沌序列作为扩频序列,提出了多径信道下混沌U;Rake接收机　　　　　PerformanceAnalysisforRakeRecieverofU技术的抗干扰性能优于TH-PPM技术,在发射机部分,混沌序列生成后,系统采用CDS-PAM调制。下面具体介绍CDS-PAM超宽带信号模型、IEEEU超宽带信号模型　　在混沌超宽带通信系统中,首先把Logistic映射迭代产生的混沌序列作为直扩码,

2、再利用混沌码对二进制序列进行编码来调制发射脉冲信号的幅度。其发射机产生的信号表达式为:　　S(k)TX(t)=∑∞j=-∞E(k)TXd(k)jp0(t-jTS)(2)　　式中:d(k)j为第k个用户的混沌调幅码,dj=ajcj,其元素值为±1,c(k)j是混沌跳时码,a(k)j是第k个用户的第j个脉冲传输的二进制数值(取值为1或者0);E(k)TX是每个脉冲携带的能量;p0(t)是基本脉冲经过能量归一化后的波形;TS是脉冲重复周期。2.2IEEE多径信道模型　　混沌超宽带室内信道模型采用IEEE802.15.3a

3、提出的修正(S-V)多径信道模型。该模型中多径振幅衰落服从对数正态分布,多径分量的衰落相互独立,其信道冲激响应可以表示为:　　h(t)=X∑Nn=1∑K(n)k=1αnkδ(t-Tn-τnk)(3)　　式中:X为对数正态随机变量,代表信道的幅度增益;N为观测到的簇的数目;K(n)为第n簇内接收到的多径数目;αnk为第n簇中第k条路径的系数;Tn为第n簇到达时间;τnk为第n簇中第k条路径的时延。　　根据信道环境的特征分为4种典型的信道模型,分别记为:　　CM1:0~4m的有直达径信道(LOS);　　CM2:0~4m的无直达径信道(NL

4、OS);　　CM3:4~10m的无直达径信道(NLOS);　　CM4:严重多径信道环境。　　2.3Rake接收　　在混沌超宽带通信中,接收信号包含了大量的多径分量,因此可以通过多径分量能量的组合来提高接收机的信噪比,Rake接收机能够完成这一功能的接收技术。它是使用一组相关器,对每个多径分量使用一个相关接收机,各相关接收机与被接收的信号的多径分量之一进行相关运算,然后将这些相关接收机的输出根据其相对强度进行加权,并把加权后的每路输出合并成一个输出信号。系统中的分集合并技术采用最大比合并(MRC)方式,即加权系数是基于每个相关器输出的功率或信噪比(SNR)来确定的

5、。　　由于Rake接收机要在其性能和复杂度之间做一个平衡,因此可以有不同的多径选择方案:(1)完全A-Rake接收机,它组合所有的可分辨多径分量,其性能相对较好,但接收机的结构最复杂;　　(2)P-Rake接收机,它选择前面到达的数个多径分量,接收机不对多径做选择,其结构比较简单;　　(3)S-Rake接收机,它从接收的多径分量中选择几个最好的L个分量,经MRC技术进行合并,接收机要对多径分量做选择。　　2.4系统性能分析　　对图3多径信道混沌超宽带通信系统进行分析,经过多径信道后的信号可表示为:　　　　r(t)=s(t)*h(t)+n(t)=∑Nm

6、axl=1sl(t)+n(t)　　=∑Nmaxl=1αls(t-τl)+n(t)(4)　　式中:s(t)为系统发送的混沌超宽带调制信号;h(t)为多径信道冲激响应。设多径分量信道估计后,其向量为=(1,2,…,Nmax),选出L个能量最强的多径分量为:　　　　(α1,α2,…,αL)=argmax[abs(1,2,…,Nmax)](5)　　再按顺序以(α1,α2,…,αL)为加权系数求和,实现最大信噪比合并。信道冲激响应能量最强的L个多径分量的能量和表示为Gc=∑Lk=1α2k。　　接收端在t=nTS时刻对L个相关器的输出进

7、行抽样,对于任一个支路k,其相关器输出可表示为:　　　　yk(nTS)=∫TS0sk(t)*αkm(t)dt　　=∫TS0[αks(t-τk)+n(t)]*αkm(t)dt(6)　　式中:m(t)为调制方式下的模板信号。上述相关器的输出信噪比为:　　rk=Eb(1-ρ)N0α2(7)　　式中:ρ为波形的相关函数。L个支路相关器的输出合并后,输出总信噪比为:　　SNRout=E(1-ρ)N0Gc(8)　　　　其误比特率为:　　Pber(e/h)=12erfcEb(1-ρ)2N0Gc　　(9)　　　　对于A-Rake接收机,其误比特率为:　　P

8、ber(e/h)=1