基于解码中继的iruwb技术的研究

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1、ClassifiedIndex:TN914.3U.D.C：621.39DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHOFIR-UWBTECHNOLOGYBASEDONDECODE-AND-FORWARDCandidate:Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Specialty:Affiliation:DateofDefence:Degree-Conferring-Institution:ShuZhihuiProf.ZhangNaitongMasterofEngineeringInformationand

2、CommunicationEngeeringShenzhenGraduateSchoolDecember,2010HarbinInstituteofTechnology摘要超宽带无线通信系统具有低成本、低功耗、低复杂度、高数据速率、抗干扰能力强等特性，使得其无论在学术界还是产业界，都是近年来无线通信领域的研究热点，这些特性也使得超宽带技术成为一种短距离无线通信的可行技术。但是，由于超宽带信号的频谱范围和已有的窄带设备Z间有重叠，FCC对超宽带的发射功率作了严格的限制规定。为了能在限定的发射功率下获得期望的性能，国内外学者进行了大量的研究，提出了许多方案，其中有一种方案是利用MIMO技术和IR-

3、UWB技术的结合。将MIMO技术用于IR-UWB系统，取得了可观的空间和频率分集，极大地改善了IR・UWB的性能，如BER,覆盖半径和能耗。但是由于IR-UWB终端受体积、功耗、工艺等多方面的限制，很难实现在IR-UWB终端上安置相互独立的多天线。为了解决此问题，本文IR-UWB系统中引入了解码中继协作模式，使单天线IR-UWB终端间形成了虚拟的MIMO系统。本文首先介绍了IR-UWB系统的基木技术原理，并对UWB的高斯脉冲，信号产生等做了详细的描述，分析了IR-UWB的优势。其次，深入描述和分析了协作分集技术，及其原理。最后，将解码中继协作模式引入IR-UWB系统，形成虚拟的MIMO-UWB

4、系统，使得单天线的IR-UWB终端也可以取得MIMO-UWB性能。本文对IEEE802.15.3a信道模型进行了研究，但是该信道只适用于蒙特卡洛仿真，不能用该信道推出非协作和协作IR-UWB系统误比特率的理论闭合解。为了推导出闭合解，用高斯分布和对数正态分布分别拟合了对数正态随机变量和的分布，比较得到在CM1信道中，对数正态分布的拟合效果比较好，再利用对数正态随机变量的和近似服从对数正态分布的特性，推导岀了非协作和解码中继协作IR-UWB系统误比特率的理论闭合解。其中，协作系统的协作节点被分别放在固定点，收发机屮点和最优位置处，从MATLAB仿真结果上看，引入解码中继的协作IR-UWB系统与非

5、协作的IR-UWB系统相比，在BER,覆盖半径，和总的能耗等性能上有了显著的改善，如协作节点在最优位置处时，BER改善达到4dB,覆盖半径提升将达到6m,耗约节约18.5%。尖键词：脉冲超宽带；解码中继；性能分析；多径信道AbstractTheadvantagesofUWBsystems,suchaslowcost,lowpowerwaste,lowcomplexityandhighdatarate,attractlotsofinterestinginbothacademiaandindustryrecently,andthesefeaturesalsomakeultra-widebandte

6、chnologyintoaviableshort-distancewirelesscommunicationtechnology.However,becauseofthefrequencyoverlappingbetweenIR-UWBsignalandexistingnarrowbanddevices,FCCmadestrictrestrictionsonIR-UWBtransmitpower.Inordertoachievethedesiredperformanceunderthelimitingoftransmittingpower,bothdomesticandforeignschol

7、arshavedonealotofresearch,andputforwardmanyproposals.OneoftheproposalsistocombineMIMOtechnologywithIR-UWB.EmployingMIMOtechnologyinIR-UWBcommunicationsystemwillhaveachievedconsiderablespatialandfreque