低密度无人系统超宽带信号设计与接收技术研究

发布时间：2020-03-29 16:02

【摘要】：在军事领域,无人系统作为新一代世界攻防战场的主要力量,其鲜明的信息化特征成为未来必将普及的一类新型作战装备。无人系统的无人操作、面对任务复杂以及在高对抗战场等环境中的灵活应用,决定了无人系统必须具备高可靠、低时延等灵活的通信性能,因此对其通信理论与技术提出了更高的要求,通信系统的抗截获性和抗干扰能力亟待提升。针对无人系统对通信性能改进提出的巨大需求,本文研究了一种用于超宽带的基于循环移位的M元正交码扩频信号的生成思路,并对所构造的信号做出了系统具体的模型推导和波形仿真。1)本文研究了基于循环移位的M元正交扩频信号的频谱性能,对M元扩频信号与DS-UWB信号和TH-UWB的功率谱做出了详细推导,并进行了仿真验证和对比。结果表明M元扩频信号的功率谱接近一种平坦的连续谱,类似于白噪声,离散谱线得到很明显的平滑,峰值功率谱密度也显著降低,频谱特性比TH-UWB及DS-UWB调制都有较为明显的改善。这对于改善超宽带系统的共存性和提高系统的抗截获性能而言,都具有非常重要的应用意义。2)本文分析了基于循环移位的M元正交扩频信号的误码性能,对其经过AWGN信道和Rayleigh、Nakagami-m衰落信道后的误码性能进行了理论推导,给出了在各种信道直接接收的情况下,本文研究的M元正交扩频信号误码性能的闭式解。并在MATLAB平台上进行了仿真验证。结果表明,在选择相同的扩频码情况下,在AWGN信道中,基于循环移位的M元正交扩频信号比同一 PN码进行DSSS单码元扩频信号误码性能更优。3)针对多径衰落信道的接收效果,本文介绍了多径衰落信道中常用的两种传输接收方式——RAKE接收和TR系统。同时针对M元扩频信号应用RAKE接收时的两种主要的方式MRC和EGC做了误码率推导和仿真对比分析。在采用TR-UWB系统进行传输时,本文对STR和ATR两种自相关接收器模型进行了误码推导和仿真分析。
【图文】：

方案,跳时

（邋Ｃ邋＇Ｎ逡逑Ｃ邋＝邋５１ｇ邋１邋＋邋—邋ｂｉｓ逦（２－１）逡逑＾邋ＮＪ逡逑其中，，Ｓ是传输信号带宽，用Ｓ表示传输信号平均功率，＃表示噪声功率。由（２－逡逑Ｄ可得，当信道容量要求一定时，所需的发射功率以及信号带宽构成反比。假如逡逑维持噪声功率不变，信号带宽与发射功率这二者之间的反比关系就变成了信号带逡逑宽以及系统输出信噪比的关系［１４］［２１］。从无数对扩频通信的研究我们可以看出，逡逑采取编码调制时，带宽和信噪比可以得到效果显著的互换［２２］［２３］［２４］。逡逑２．２跳时扩频方案逡逑由前述，ＵＷＢ信号是由极窄的脉冲组成的，信号占空比非常低，这成为了跳逡逑时接入的基础。跳时接入是在每一帧内划分若干个时隙，根据跳时码确定每一帧内逡逑时隙的位置，不同的用户拥有自己独特的跳时码，也就是说每个用户的脉冲位置并逡逑不相同，并以此区分不同用户的不同信息，这就是ＴＨ－ＵＷＢ的原理［１２］。逡逑ｄｔ邋＝ｃ；７；逦■／乙邋＋４邋个个个逡逑

方案,直接扩频系统

逦山东大学硕士学位论文逦逡逑调制的直接扩频系统［２５］邋３逡逑通常来说，ＤＳ－ＵＷＢ与传统的ＤＳ扩频技术的对于原始序列的处理方式是一逡逑致的，只是ＤＳ－ＵＷＢ采用了持续时间非常短的窄脉冲替代了传统ＤＳＳＳ的升余弦波逡逑形，这也就使得ＤＳ－ＵＷＢ的带宽远远大于普通的ＤＳ通信系统，更通俗的说，逡逑ＤＳ－ＵＷＢ中的直接序列扩频实际上属于一种相位调制，即ＤＳ－ＢＰＳＫ－ＵＷＢ，而不逡逑是起到扩频调制的作用，当然，扩频码在多用户时也用于码分多址『２６］。逡逑详细的说，ＤＳ－ＵＷＢ发射过程可以用图２．３．１方案表示：逡逑Ａ逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：E11;TN925

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