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UWB信号与接收算法 - (原)  

2007-07-15 19:38:11|  分类: 无线通信 |  标签: |举报 |字号 订阅

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根据FCC的定义, UWB信号必须大于500MHZ带宽或者分数带宽大于20% .

分数带宽通过因子将信号分类为窄带信号. 超宽带将信号定义为相对中心频率-10dB点的带宽.

Bf = BW / Fc = 2(Fh - Fl)/(Fh + Fl) x 100%

(Fh , Fl为-10dB点最高和最低截止频率)
宽带分类:Bf<1%(窄带),   1% < Bf < 20%(宽带),   Bf > 20%(超宽带)

UWB信号可以设计为高斯, chirp 或小波脉冲。 如时域的500ps高斯单周期脉冲:

P(t) = t/tau*exp(-t/tau)^2

500ps脉冲在频域将产生Fc=2GHz,Fh=1.2GHz, Fl=2.8GHz的超宽带信号,

分数带宽因子为80%, 远高于FCC定义的要求。

UWB信号特性:无载波时域短脉冲, very low duty cycle (< 0.5 %)(发送功率为手机的千分之一数量级)

UWB是扩展带宽技术, 但与CDMA有本质区别, UWB是无载波调制, 不经过扩频码, 本质上的低功率使得UWB只适用于短距离通信。
UWB的核心技术:
1)接收信号功率随频率呈平方率降低, 如何解决脉冲失真是个颇具挑战性的问题。
2)时频模糊性, UWB信道与传统信道特性完全不同, 信道估计是UWB的难题。
3)高速脉冲对接收机ADC要求非常高, 信号检测和同步是UWB的关键问题。
4)干扰和多用户接收。

DS-UWB与MB-OFDM简介:

两大阵营, WiMedia联盟 — 一个拥有Intel, Microsoft, Sony and Texas Instruments等成员的行业组织 — 与Ecma International(国际欧洲计算机制造商协会)合作建立MB-OFDM(多频段正交分频多工)UWB无线电平台作为全球UWB技术标准,该平台支持高达480Mbps以上的速率; DS-UWB(直接序列UWB),最大后盾支持者是Freescale。

MB-OFDM的接收:
时频交织OFDM信号
OFDM signal at TX: s(t)=sigma(s(n)*exp(j*2*pi*fk*t)))
OFDM signal at RX: X(n)=H(n)*s(n)+i(n)+n(n)
24300bits/coding word=12150 QPSK symbol, 50 symbol/OFDM block, 243OFDM data block/slot,
3 OFDM block for training
接收算法:
1)对training序列做自相关:He[n]=s(n)*s(n)'=H[n]+n(n)
2) 对He做IDFT:hke=IDFT(H[n])
3) 计算时延分布pk, 估算干扰和噪声(I+N)= 1/(N+1)*sum(abs((hk)^2))
4) 回馈hk(以去除干扰和噪声):hk = pk/(pk+I+N)*hke
5) 估计信道参数He[n]=DFT(hk), 计算MSE, 如参数误差远小于信道噪声, 则估算成功
6)信道合并(MRC):ce(n)=1/He(d)*He'[n]*x(n)
7) 噪声估算:nn=(H'[n]*n(n)+H'[n+N/2]*n(n+N/2))/He(d)
8) 信号自相关和互相关:Rn=E[xn*xn'], Dn=E[xn*sn']
9) MR输出ce(n)=Wn'*Xn, Wn=Rn'*Dn
10) 找出Wn, 使成本函数最小:C(Wn)=1/sigma(rambda^(abs(n-k)))*sigma(rambda^(abs(n-k)))*abs(Wn'*Xk-Sk)^2
11) 通过估计矢量,得精确解ce(n)=1/sqrt(C(Wn))*Wn'*Xn

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