空间编队WDMA-UWB通信多址干扰抑制方法研究及FPGA实现.pdf

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1、国内图书分类号：TN927+.23学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文空间编队WDMA-UWB通信多址干扰抑制方法研究及FPGA实现硕士研究生：沈涛导师：尹振东副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN927+.23U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMUL

2、TIPLEACCESSINTERFERENCESUPPRESSIONINSPACEFORMATIONWDMA-UWBCOMMUNICATIONANDFPGAIMPLEMENTATIONCandidate：ShenTaoSupervisor：AssociateProfessorYinZhendongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliatio

3、n：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要空间飞行器编队飞行时，需要搭载传输速率高，抗干扰能力强，功耗低的通信系统来进行内部通信和数据传输。传统通信系统难以满足通信性能要求，然而波分多址超宽带（WaveformDivisionMultipleAccessUltra

4、Wideband，WDMA-UWB）通信技术基于超宽带（UltraWideband，UWB）通信技术，通过将一组的相互正交的超宽带波形分配给不同的用户来实现多址接入，WDMA-UWB通信技术具备高速率，高稳定性和低功耗的优点，能完美满足空间编队飞行器协同工作时的通信需求。本文主要研究空间编队WDMA-UWB通信系统的多址干扰抑制方法及多用户检测的FPGA实现。本文研究建立了空间编队WDMA-UWB通信系统的系统模型。然后从发射机部分研究通过波形设计实现抑制多址干扰的方法。选用相关性能较好Meyer正

5、交小波组合构造正交波形，综合考虑多用户性能和系统可实现性，确定最佳参数，得到了10用户情况下的最佳波形组合方式，初步实现了多址干扰的抑制。然后从接收机部分研究通过多用户检测进一步抑制多址干扰。首先研究分析经典多用户检测算法，提出一种基于高斯混合模型聚类的多用户检测算法，利用码元重构结果的高斯分布特性，通过高斯混合模型聚类的方法，实现多用户检测。仿真结果表明基于高斯混合模型聚类的多用户检测算法相比于经典多用户检测算法，误码率性能更强，用户容量更大，同时具有较好的抗远近效应的能力。最后对在FPGA上实现

6、基于高斯混合模型聚类的多用户检测算法，设计了一种基于串口的FPGA/Matlab联合调试方法，综合设计各个模块，搭建了FPGA硬件实现平台，测试基于FPGA的多用户检测算法的实测性能。结果表明基于FPGA的多用户检测算法在保证性能的同时，算法复杂度更低，具有较快的性能和实时性，系统可实现性更强。关键词：波分多址超宽带；正交小波；波形设计；多用户检测；高斯混合模型；FPGAI哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractSpaceformationaircraftcommunicationsystemne

7、edstomeetstronganti-interferenceability,lowpowerconsumption,multi-user,hightransmissionrateperformance.Traditionalcommunicationsystemsaredifficulttomeetperformancerequirements.whileUWBtechnologyhasallthefeaturesneededforaformationaircraftcommunications

8、ystem,whichisidealforsatellitecommunicationssystemsconsistingofformationaircraft.TheWaveformDivisionMultipleAccessUltraWideband(WDMA-UWB)communicationsystemusesaseriesoforthogonalUWBwaveformstodistinguishdifferentusers'differentinformat