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近年来,超宽带(UWB)无线通信技术因其高速率、低功耗、低成本等诸多优点在短距离无线通信领域受到人们的广泛关注。多频段正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)已逐渐成为其中的主流技术和研究热点。而多输入多输出(MIMO)技术在发射端和接收端使用多个天线,在不增加带宽和发射功率的情况下,通过使用分集和复用成倍提高通信系统的容量和频谱利用率,已俨然成为未来移动通信发展的一个方向。本文即在这两种新兴技术有机结合的基础上,对其中的一些关键技术进行了一些研究和探讨。
本文通过介绍OFDM技术的基本原理,阐明了这种技术能够满足当今通信发展需求的原因,并在此基础上引出了使用OFDM作为物理层技术的超宽带系统。在业内唯一一个UWB技术标准ECMA-368的框架下,将MIMO技术与其相结合,组成一个高速低耗的短距离无线通信系统。在此系统中,本文着重研究了MIMO情形下接收端的信道估计算法以及如何构造MIMO下的信道状态信息(CSI)以增强译码可靠性的问题。
在信道估计算法方面,本文通过窗函数的改变来寻找系统的最佳性能点。传统算法是使用矩形窗在最小平方(LS)准则估计值的变换域内滤除噪声,但一个更加合适的窗函数的应用意味着能够从接收信号中提取更多的信号能量而摒弃噪声能量,从而增强信道估计的可靠性。本文在sinc窗、汉明窗、汉宁窗中比较并选取了其中的性能最优者,计算机仿真结果表明系统可以由此获得一定程度的性能提升。在对CSI的使用方面,本文将CSI应用于MIMO系统中,通过对与同一个接收符号相关的多条信道信息和多根天线信息的有机整合,使得CSI能够以符号状态信息(SSI)的形式在MIMO系统中也为维特比(Viterbi)软译码器提供了有益的帮助,并由此获得可观的性能增益。
MIMO MB-OFDM UWB系统是一种具有诱人应用前景的无线通信系统,本文只是对其中的某些问题做了一些初步的研究,希望能够为今后的研究工作起到一点的作用。