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MB-OFDM-UWB无线通信系统的仿真研究

作　者: 周冉
导　师: 刘金铸
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 超宽带 正交频分复用 多频带 信道冲激响应 功率谱密度
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 356次
引　用: 3次
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内容摘要


UWB(Ultra-WideBand,超宽带)无线通信技术具有高速率、低功耗、低成本、抗多径衰落等诸多优势。其实现方案之一的MB-OFDM-UWB(Multi-BandOrthogonal Frequency Division Multiplexing UWB,多带正交频分复用超宽带)技术,在短距离、高速无线连接方面的应用还是一个崭新的课题,许多理论问题、仿真实现、系统性能的分析与提高等都有待于深入探究。本论文采用理论加实验的方法,对MB-OFDM-UWB技术进行全面的研究。首先由MB-OFDM-UWB方案要点,引出MB-OFDM-UWB信号的产生原理,用计算机仿真一个子载波内OFDM信号的产生。研究OFDM信号频谱,仿真不同子载波OFDM信号的功率谱密度,和频带划分第1组中的三个MB-OFDM-UWB信号的功率谱密度,比较分析得出结论:在不同频带的三个MB-OFDM-UWB信号的并行传输是可行的,应用跳频方式传输单个信号也是可行的。介绍IEEE802.15.3a的UWB标准信道多径模型,针对四种典型信道环境:CM1、CM2、CM3和CM4,仿真出它们的连续时间信道冲激响应、离散时间信道冲激响应和冲激响应的功率延迟剖图,比较分析四种情形信道冲激响应特征。分析MB-OFDM-UWB无线通信系统基本原理,按照FCC和IEEE802.15.3a协议规定,对发射端和接收端进行设计。包括:物理层包结构、扰码和解扰、卷积编码和译码、信道交织和解交织、ePSK映射和逆映射、OFDM的调制与解调。在MATLAB7.0平台上建立了一个完整的MB-OFDM-UWB无线通信系统模型。基带处理部分所有参数都严格按照IEEE802.15.3a协议的规定进行设置,仿真首先是在200Mbps速率模式,每帧OFDM符号数为60的情况下,通过增加有用数据子载波、提高编码速率或者减小循环前缀、保护间隔长度和训练序列长度来提高频带利用率。对仿真结果和系统性能进行分析:连续三帧OFDM信号的频谱图,来验证并行传输的可行性;不同信噪比下接收信号的频谱图,来分析抗噪声能力;系统在CM1-CM4信道中的误码率随信噪比变化曲线,来分析误码率;覆盖范围与误包率曲线,来分析覆盖范围与系统性能的关系。从仿真数据和图形可得出结论:系统所有指标均符合FCC要求,验证了理论的正确性和可行性,同时也为该系统的进一步研究提供了较好的仿真平台和实验数据。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 超宽带简介  11
  1.2 课题的研究背景及意义  11-14
  1.3 论文主要工作及章节安排  14-16
第2章 UWB无线通信技术  16-23
  2.1 UWB信号的定义  16-17
  2.2 UWB的技术特点  17-19
  2.3 UWB的广泛应用  19-20
  2.4 UWB的实现方案  20-22
    2.4.1 无载波IR-UWB方案  20-21
    2.4.2 单载波DS-CDMA-UWB方案  21-22
    2.4.3 多载波MB-OFDM-UWB方案  22
  2.5 本章小结  22-23
第3章 MB-OFDM-UWB信号的分析与仿真  23-40
  3.1 OFDM的基本原理  23-26
    3.1.1 OFDM的时域分析  23-24
    3.1.2 OFDM的频域分析  24-25
    3.1.3 OFDM的系统模型  25-26
  3.2 MB-OFDM-UWB信号的产生  26-33
    3.2.1 多频带的划分  26-28
    3.2.2 时频码、循环前缀和保护间隔  28-29
    3.2.3 信号的产生  29-32
    3.2.4 仿真分析  32-33
  3.3 MB-OFDM-UWB信号的功率谱密度  33-39
    3.3.1 OFDM信号的频谱特征  33-35
    3.3.2 OFDM信号的PSD仿真分析  35-37
    3.3.3 MB-OFDM-UWB信号的PSD仿真分析  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 MB-OFDM-UWB信道的分析与仿真  40-48
  4.1 UWB信道传播概述  40
  4.2 IEEE 802.15.3a的UWB标准信道模型  40-43
  4.3 仿真分析  43-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 MB-OFDM-UWB无线通信系统的分析与设计  48-56
  5.1 MB-OFDM-UWB无线通信系统的原理分析  48-49
  5.2 MB-OFDM-UWB无线通信系统的结构设计  49-55
    5.2.1 发射机的设计  49-53
      5.2.1.1 物理层包结构  49-50
      5.2.1.2 扰码  50
      5.2.1.3 卷积编码  50-51
      5.2.1.4 信道交织  51-52
      5.2.1.5 QPSK映射  52
      5.2.1.6 OFDM调制  52-53
    5.2.2 接收机的设计  53-54
      5.2.2.1 信道估计与均衡  53-54
      5.2.2.2 逆映射  54
      5.2.2.3 解交织  54
      5.2.2.4 维特比译码  54
      5.2.2.5 解扰  54
    5.2.3 MB-OFDM-UWB无线通信系统的典型参数  54-55
  5.3 本章小结  55-56
第6章 MB-OFDM-UWB无线通信系统的建模与仿真  56-73
  6.1 仿真平台的介绍  56-57
  6.2 仿真系统的建立  57-65
    6.2.1 数据源发生器  58
    6.2.2 卷积编码器和维特比译码器  58-59
    6.2.3 交织器和解交织器  59
    6.2.4 QPSK映射和逆映射  59
    6.2.5 OFDM发射机和接收机  59-64
    6.2.6 跳频、解跳频和滤波  64
    6.2.7 UWB信道  64-65
  6.3 仿真结果及性能分析  65-72
    6.3.1 OFDM信号的频谱图  65-67
    6.3.2 抗噪声能力  67-70
    6.3.3 误码率  70-71
    6.3.4 覆盖范围  71-72
  6.4 本章小结  72-73
第7章 总结与展望  73-75
  7.1 总结  73-74
  7.2 展望  74-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
附录  78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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