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朋友们。
-----------------林月玲
RAKE 接收机在 60GHz 无线通信系统中的应用研究
摘要
60GHz具有带宽高、数据传输率高和抗干扰能力强等特点,因此它在各个领
域都有潜在的应用,特别适合室内短距传输。目前,大部分的60GHz系统采用正
交频分复用技术(OFDM)或单载波(SC)调制以获得高速率,但是这样的系
统电路结构复杂、功耗大,不利于系统的实现。为了克服这些缺陷,提出基于冲
激无线电的60GHz脉冲通信系统。60GHz信号经过IEEE
簇多径现象,造成严重的衰落和时间色散,为了尽可能多地接收到多径能量,接
收端采用RAKE接收机。然而,由于传播过程中障碍物的发射、绕射、散射等,
到达接收端的脉冲信号时延大,相邻符号之间容易相互干扰,使得系统性能大幅
度降低。为了克服3c多径信道造成的频率选择性衰落和码间干扰,提出分集技术
与均衡技术相结合RAKE接收机,并对系统性能进行研究。
本文的工作和贡献主要有以下几个方面:第一,分析 3c 信道模型和信道冲
激响应,从大尺度衰落和小尺度衰落两方面研究家居环境下视距 CM1 信道和非
视距 CM2 信道,为后面章节的研究提供基础。第二,提出从有无载波两个方面
设计三种 60GHz 脉冲波形;为了提高数据传输率,采用跳时(TH)和直接序列
(DS)扩频调制。第三,采用传统 RAKE 接收机进行相干合并检测,分析不同
调制方式和不同 60GHz 脉冲对系统性能的影响,以便于选择合适的脉冲建立
60GHz 无线通信系统。第四,在实际应用中,频率选择性衰落、码间干扰和多
用户干扰是不可忽略的,为了克服这些不利因素影响,提出分集和均衡技术;在
单用户下研究采用最小均方差(MMSE)均衡器的多接收天线 RAKE 接收机性
能。
本文研究在 CM1 和 CM2 信道下基于 DS-2PAM 和 TH-2PPM 调制的 60GHz
系统性能,得出 DS-2PAM 的系统性能优于 TH-2PPM 系统。基于傅里叶反变换
的无载波 60GHz 脉冲和载波高斯脉冲都能满足 FCC 频谱掩模,无载波脉冲系统
性能比载波脉冲系统好,这是因为无载波脉冲的频谱利用率要高于载波脉冲。但
是两者之间的误码率差别不大,性能改善不明显,在硬件实现上带载波的脉冲发
生器比较简单且容易实现,复杂度明显低于无载波脉冲,因此在系统实现和系统
性能之间进行均衡,选择载波高斯脉冲有利于系统实现应用。本文对 3c 信道进
行分析。在 CM1 信道中信号能量高度集中在最先到达的直射路径上,其它多径
能量非常小,几乎可以忽略,因此可以把 CM1 近似为 AWGN 信道,不考虑码间
干扰。CM2 信道是频率选择性衰落信道,有严重的多径衰落,会造成码间干扰。
为了削弱 CM2 中的码间干扰,采用多天线 RAKE-MMSE 接收机。当 SNR=11dB
时,4 元天线 RAKR-MMSE 的误码率为104 ,达到-40dB,系统性能优良。一般
地,当分集接收的天线数目越多时,系统的误码率越小。与传统 RAKE 接收机
相比较,多天线系统 RAKE-MMSE 接收机拥有更好地性能。本文分析 60GHz 脉
冲波形设计、信道模型、接收机方案和系统误码率性能,完善对 60GHz 接收机
和系统的研究,为 60GHz 无线通信系统的实现提供一些理论依据。
关键词:60GHz 脉冲;3c 信道模型;RAKE 接收机;误码率;多天线 RAKE-MMSE
The Research of RAKE Receiver in 60GHz Wireless
Communication System
Abstract
60GHz system has potential applications in various fields, due to its high
bandwidth, high rate of data transmission and strong anti-interference ability, and it’s
especially suitable for short-range indoor transmission. Currently, most of 60GHz
system uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) or the single-carrier
(SC) modulation to obtain high