TH-UWB系统的多用户检测

论文摘要

近几年来,UWB（Ultrawide Band）技术在短距离无线通信中的应用成为学术界和工业界的研究热点,由于其具有高传输速率、低功耗、抗多径和系统结构简单等特点,使其成为室内短距离高速无线通信的可行方案之一。与CDMA系统一样,由于跳时序列之间的相关性,多址干扰成为TH-UWB通信系统中主要干扰,而多用户检测则是抵抗多址干扰的关键技术。通过采用多用户检测技术,TH-UWB系统可具有优良的抗多址干扰的性能,并解决远近效应问题,降低系统对功率控制精度的要求,显著提高系统容量。本论文从TH-UWB的信号结构特点出发,分析了TH-UWB系统多址干扰与CDMA系统多址干扰的不同特点,提出了多个低复杂度的多用户检测器。主要工作包括:1、基于时间分集的思想,提出几种低复杂度的TH-UWB系统的多用户检测器。这些检测器的设计思想与CDMA系统多用户检测器的设计思想完全不同,大大降低了计算的复杂度。首先,提出了基于脉冲冲突的时间分集检测器,它能够完全消除多址干扰的影响;随后,为了适应异步条件下的应用,提出改进的基于脉冲冲突的时间分集检测器,其检测性能进一步提高;最后,提出最大比合并的时间分集多用户检测,该检测器将干扰用户看成是噪声,然后以最大比合并原则来确定每个脉冲检测结果的加权。2、借鉴CDMA系统中串行干扰消除检测（SIC）的思想,提出基于脉冲冲突的SIC检测器。该检测器依据用户脉冲被干扰的情况来确定用户的检测顺序,在每一级中采用基于脉冲冲突的时间分集检测器。该检测器使每级检测的用户的处理增益最大,从而提高了每个检测用户的平均处理增益,进而提高了系统的检测性能。3、将SIC与MMSE检测器结合,提出基于MMSE的SIC检测器。该检测器依据用户的干扰用户数来确定用户检测顺序,然后在每一级检测中采用MMSE检测。由于每级检测用户的干扰用户数最小,减小了每级MMSE检测求逆矩阵的大小,从而在降低计算复杂度的同时,也提高了每级检测的性能。4、对CDMA系统的并行干扰消除（PIC）和部分并行干扰消除（PPIC）检测方法进行分析,将其应用到TH-UWB系统之中。随后提出了基于Turbo思想的迭代SISO多用户检测算法,并分析了算法的渐进有效性,由于充分利用了TH-UWB的信号结构特点,检测算法的复杂度大大降低。在此基础上,利用检测器的误码特性选择合适的加权因子,设计PPIC的迭代SISO多用户检测器,进一步提高了系统的性能。本文还针对以上提出的TH-UWB多用户检测算法进行了计算机仿真,结果表明提出的算法较大程度地提高了接收机的检测性能,且由于算法具有低复杂度的特点,使其在实际系统的应用成为可能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 UWB 技术的发展历史
• 1.3 TH-UWB 的系统模型
• 1.4 TH-UWB 的单用户匹配滤波器
• 1.5 论文主要研究的内容
• 2 多用户检测基础
• 2.1 引言
• 2.2 CDMA 系统的多用户检测
• 2.3 UWB 多用户检测研究现状
• 2.4 线性调制的TH-UWB 的系统模型
• 2.5 TH-UWB 离散时间模型
• 2.6 本章小结
• 3 基于时间分集的TH-UWB 系统多用户检测器
• 3.1 引言
• 3.2 分集技术
• 3.3 基于脉冲冲突的时间分集检测算法
• 3.4 TH-UWB 系统的解相关时间分集检测器
• 3.5 TH-UWB 系统的MMSE 时间分集多用户检测器
• 3.6 性能仿真与分析
• 3.7 本章小结
• 4 TH-UWB 系统的串行干扰消除多用户检测
• 4.1 引言
• 4.2 基于脉冲冲突的SIC 多用户检测
• 4.3 基于MMSE 的SIC 多用户检测器
• 4.4 仿真与性能分析
• 4.5 本章小结
• 5 TH-UWB 系统的迭代多用户检测
• 5.1 引言
• 5.2 并行干扰消除检测
• 5.3 迭代并行软干扰消除多用户检测器
• 5.4 仿真与性能分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 论文的主要贡献
• 6.2 进一步工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录I、攻读博士期间发表的论文目录