波分多址超宽带脉冲波形设计和多用户检测技术研究

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1、国内图书分类号：TN911.72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波分多址超宽带脉冲波形设计和多用户检测技术研究硕士研究生：吴明阳导师：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：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911.72U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEPULSEWAVEFORMSDESIGNANDMULTI-USERDETECTION

2、OFWDMA-UWBCOMMUNICATIONSYSTEMSCandidate：WuMingyangSupervisor：AssociateProf.YinZhendongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：July,2016Degree-Conferring-Instituti

3、on：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超宽带无线通信系统因其抗干扰能力强、隐蔽性好、传输速率高、设备简单、功耗低等一系列优点，成为了国内外学者的研究热点。研究较多的是的TH-UWB和DS-UWB，二者均类似于传统通信系统的码分多址接入。而波分多址接入（WaveformDivisionMultipleAccess,WDMA）作为一种新提出的多址接入方式，具有其独特的优势。例如，实际的通信速率高、同步捕获容易、收发设备简单等等。本文主要研究WDMA-UWB系统三方面的内容：WDMA-UWB的系统模型；WDMA-U

4、WB发射端的正交脉冲波形设计；WDMA-UWB接收端的多用户检测技术。首先，本文将WDMA-UWB系统模型分为发射机、通信信道和接收机三个部分，分别对其进行研究，并给出了相应模型的信号表达式，推导出了WDMA-UWB系统的理论误码率公式，为后续工作打下了基础。其次，WDMA-UWB的关键问题在于正交波形的设计。在分析了常用波形设计方法的基础上，采用Gegenbauer正交多项式设计正交脉冲波形，理论分析和仿真结果表明，阶数差越大的Gegenbauer脉冲波形互相关性能越好，但是阶数的增加会导致波形的复杂。针对这一问题，本文提出了基于遗传算法的组合脉冲波形设计方法，

5、该方法用遗传算法求解组合波形系数，实验结果表明，用前20阶Gegenbauer脉冲可以构造出30个互相关性能良好的波形。最后，遗传算法设计出的组合波形无法完全抑制多址干扰，还需要在接收端加入多用户检测技术。本文提出了基于检测重构和相似度比较的多址干扰抑制方法，该算法主要适用于波形之间互相关较小且用户数较少的情况，其检测性能好，计算复杂度低。针对用户较多的WDMA-UWB系统，本文提出了基于改进的混合人工鱼群多用户检测算法。该算法将模拟退火算法与人工鱼群算法相结合，并引入了反馈行为和吞食行为，目的是提高算法的局部搜索能力、收敛速度、检测精度并降低计算复杂度。仿真结果

6、表明，该算法在30个用户时仍能具有逼近最优多用户算法的误码率性能。关键词：波分多址超宽带；正交多项式；正交波形设计；多用户检测技术-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDuetotheadvantagesofultra-widebandcommunicationsincludestronganti-interferenceability,goodconcealment,highdatatransmissionrate,simpleequipmentandlowpowerconsumption,theUWBhasbecomeahotresearchto

7、pic.MorepeoplestudytheTH-UWBandDS-UWB,botharesimilartotraditionalCDMA.Thewaveformdivisionmultipleaccess,asanewmultipleaccess,hasmanyuniqueadvantages.Suchastheactualcommunicationrateishigh,thesynchronizationacquisitioniseasyandthetransceiversaresimple.Thisthesismainlydiscussesthreepart

8、sofWD