【摘 要】
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当前,随着智能终端设备的广泛接入,面向移动互联网的新型无线应用急剧增长,使得目前的空口传输技术难以满足日益增加的用户需求,尤其是愈加紧缺的无线频谱资源更是成为诸多应用发展的桎梏。超宽带(UWB)是一种新型的利用持续时间极短的窄脉冲来传输信息的无载波通信技术,主要应用于短距离无线通信,具有抗干扰性能强、传输速率高、功耗低以及对信道衰落不敏感等诸多优势,可以很大程度上缓解日益紧张的无线频谱资源问题。时
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当前,随着智能终端设备的广泛接入,面向移动互联网的新型无线应用急剧增长,使得目前的空口传输技术难以满足日益增加的用户需求,尤其是愈加紧缺的无线频谱资源更是成为诸多应用发展的桎梏。超宽带(UWB)是一种新型的利用持续时间极短的窄脉冲来传输信息的无载波通信技术,主要应用于短距离无线通信,具有抗干扰性能强、传输速率高、功耗低以及对信道衰落不敏感等诸多优势,可以很大程度上缓解日益紧张的无线频谱资源问题。时间反演(TR)技术因其独特的空时聚焦特性,与超宽带系统结合不仅能够有效地处理多径效应,还可以降低通信系统的复杂度。基于TR的UWB系统引入多输入多输出(MIMO)技术,利用多天线的空间复用和分集增益,能够为通信系统带来更显著的性能增益。本文主要围绕基于TR的超宽带多输入多输出(UWB-MIMO)系统展开,分别针对发送端和接收端天线彼此分离距离不同的两种场景下干扰与反馈运算问题,提出相应的处理方案,旨在通过合理的预处理来抑制通信系统的干扰,降低系统复杂度。具体内容如下:1.针对超宽带单输入多输出(UWB-SIMO)系统中多码流干扰和符号间干扰的问题,提出功率受限的时间反演块对角化-最小均方误差(TR-BD-MMSE)预编码器以抑制干扰。预编码器是基于时间反演的空时聚焦特性,采用缩短的等效信道设计,并将预滤波器和预编码器进行级联,置于UWB-SIMO系统的发射端,最后使用标准超宽带信道模型进行仿真实验。仿真结果说明,该方案较大地抑制了UWB-SIMO系统中的多码流干扰和符号间干扰,并降低了接收机复杂度,提升了UWB-SIMO系统容量。2.针对UWB-MIMO系统应用时间反演预滤波技术将信道脉冲响应(CIR)从接收机传输到发射机需要大量反馈的问题,提出了一种基于矢量量化的新反馈设计方案以减少反馈数据量。该方案使用机器学习算法将估计的信道聚类为几个簇集,并选择要反馈的信道簇头集(CCHs)。其中CCHs及对应标签被记录在UWB收发机的两侧,通过相似性度量,与估计信道最相似的信道簇头的标签被反馈到发射机。最后,通过反馈信道簇头来应用时间反演滤波器。并通过仿真实验证明所提出的数字反馈系统显著降低了反馈所需的专用带宽,并提高了收发机的速度,同时对反馈通道中的噪声具有鲁棒性,进而提高了整体通信性能。
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