【摘要】：超寬帶(UWB)技術是一種現(xiàn)今的新興技術,特別適用于短距離和低功耗無線通信系統(tǒng),其應用與研究也在這幾年更被重視。其中作為以短距離低功耗為顯著特點的IEEE 802.15.3a無線個域網(wǎng)協(xié)議,在智能家居,智能建筑,智能交通以及醫(yī)院監(jiān)護等前沿領域有著良好的應用前景。UWB技術有多帶正交頻分復用超寬帶(MB-OFDM-UWB)和直擴碼分多址超寬帶(DS-CDMA-UWB)兩種方案組成,本文的研究是基于MB-OFDM-UWB系統(tǒng)進行闡述。MB-OFDM系統(tǒng)的關鍵部分在于是否能夠得到更高的數(shù)據(jù)傳送速率和頻譜利用率,而且一般都是采用相干檢測。在這個過程中,首先需要有更為實時并且準確的信道信息,而信道信息是來自于信道估計的結果的預測,因此整個通信系統(tǒng)的性能很大程度上是取決于信道估計的精度,信道估計算法的優(yōu)化就成為MB-OFDM系統(tǒng)接收端著重研究的一部分,這也是通信系統(tǒng)里不可或缺的研究部分。優(yōu)越的信道估計算法可以獲得信道頻域響應的改變,通過一系列的處理,來得到準確的信道信息。本文討論的前提是有良好的同步及均衡技術,故重點是信道估計算法的改良過程。第二章首先介紹了UWB信道模型的一些主要特征,再介紹OFDM技術的基本原理。第三章主要介紹MB-OFDM的改良信道估計技術,這一技術是基于導頻信道估計算法的改進,文中分析了兩種常用的信道估計算法,分別是最小二乘(LS)信道估計算法和最小均方誤差(MMSE)信道估計算法。由于算法復雜度的影響,最終選取了較為簡單的LS信道估計算法。未經(jīng)過處理的結果中仍然存在噪聲信號,嚴重影響了信道估計的準確度。源于這一點的影響,在信道估計算法中引入小波降噪進行處理,提出了本文MB-OFDM的改良信道估計算法。整個過程首先是利用LS信道估計算法得到已知導頻位置的信道頻域響應,采用較為簡單的Haar小波進行小波降噪,最終分別采用線性插值、高斯插值、DFT插值得到比對結果,采用插值算法是為了能獲得整個信道的頻域信道響應。第四章主要的內容是對MB-OFDM-UWB系統(tǒng)的仿真,給出了改良之后的誤碼率與信噪比的仿真圖,同時分析了各種算法的不同點。而通過理論分析和觀察仿真結果圖形可表明本文提出的改良信道估計算法在一定程度上性能改善較大,能夠提高整個通信系統(tǒng)的性能。
[Abstract]:Ultra-wideband (UWB) technology is a new technology, especially for short-range and low-power wireless communication systems. Its application and research have been paid more attention in recent years. Among them, IEEE 802.15.3a wireless personal area network protocol, which is characterized by short distance and low power consumption, is used in smart home, intelligent building, Intelligent Transportation and Hospital Surveillance have good application prospects. UWB technology consists of two schemes: Multiband orthogonal Frequency Division Multiplexing (MB-OFDM-UWB) and Direct spread Spectrum Code Division multiple access (DS-CDMA-UWB). The research of this paper is based on MB-OFDM-UWB system. The key part of MB-OFDM system is whether to get higher data transfer rate and spectrum efficiency, and generally uses coherent detection. In this process, more real-time and accurate channel information is needed, and the channel information is derived from the prediction of the result of channel estimation, so the performance of the whole communication system depends largely on the accuracy of the channel estimation. The optimization of channel estimation algorithm is an important part of the research on the receiver of MB-OFDM system, which is also an indispensable part of the communication system. The superior channel estimation algorithm can obtain the channel frequency domain response change, through a series of processing, to obtain accurate channel information. The premise of this paper is that there are good synchronization and equalization techniques, so the emphasis is on the improvement of channel estimation algorithm. In the second chapter, some main characteristics of UWB channel model are introduced, and then the basic principle of OFDM technology is introduced. The third chapter mainly introduces the improved channel estimation technology of MB-OFDM, which is based on the improvement of pilot channel estimation algorithm. In this paper, two common channel estimation algorithms are analyzed. They are least square (LS) channel estimation algorithm and least mean square error (MMSE) channel estimation algorithm. Because of the complexity of the algorithm, a simple LS channel estimation algorithm is selected. Noise signals still exist in the unprocessed results, which seriously affect the accuracy of channel estimation. Because of this effect, wavelet denoising is introduced into the channel estimation algorithm, and an improved channel estimation algorithm based on MB-OFDM is proposed in this paper. The whole process is to use the LS channel estimation algorithm to get the channel frequency domain response of known pilot position, and adopt simple Haar wavelet to reduce the noise. Finally, linear interpolation, Gao Si interpolation and DFT interpolation are used to get the comparison results. The interpolation algorithm is used to obtain the frequency domain channel response of the whole channel. The fourth chapter is mainly about the simulation of MB-OFDM-UWB system. The improved simulation diagram of bit error rate and signal-to-noise ratio is given, and the differences of various algorithms are analyzed. The theoretical analysis and simulation results show that the improved channel estimation algorithm proposed in this paper can improve the performance of the whole communication system to a certain extent.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.53

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本文編號：2342688