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信息的高效传输是未来无线通信发展的主流方向。超宽带UWB在速率方面有着无可比拟的先天优势,此外抗干扰强、功耗小、保密性高等优点使其成为了无线通信的研究热点。然而多径影响以及超宽频谱带来的频率选择性衰落使得超宽带通信中的码间干扰成为其技术发展的一个难点。码间干扰带来接收端无法正确解调接收到的波形导致误码率的增加的问题。室内通信的多径环境更为复杂,码间干扰尤为突出,因此如何通过多径传播有效地接收发射机发射的信号,并能有效地降低码间干扰是室内UWB通信的核心问题。时间反转镜技术TRM是根据时分复用的特点进行信道冲激响应的跟踪,以无线通信信道的互易性为基础,在发射端利用接收到的信道状态信息与待发信息进行相位共轭的一种空时预滤波技术。经研究TRM在无线通信环境中的应用体现出时空聚焦性,时间聚焦性表现为在一个特定的时刻所有的信号冲激响应的多径信号都可以被接收到,此时,信噪比SNR最大,接收机可以准确的捕获被发送的信息,从而减少了码间干扰ISI和降低信道均衡器的复杂性,保证了无线通信的可靠性以及改善系统的接收装置:空间聚焦性表现为接收的信号强度在接收机处达到最大值,并且当远离接收机时信道快速的衰落,可以有效降低多用户间的共道干扰CCI和多址干扰MAI,提高系统的多径接收能力和通信速率、增加带宽利用的有效性。
本文的主要工作是将UWB与TRM技术融合,利用TRM的时空聚焦性解决UWB通信中存在的码间干扰等问题。本文以单天线收发端为例分析了UWB-TRM系统的收发机制,并结合实际环境列举了其中的关键技术。然后通过理论推导仿真验证证明了二者融合的正确性与必要性。从接收端的波形表明二者融合可以降低码间干扰从而减少误码率,提高目标用户的信噪比即TRM的时空聚焦效果。最后在UWB-TRM系统中引入了MIMO技术,通过理论分析MIMO的多天线带来的富多径能够提高TRM的时空聚焦效果,最后利用仿真平台给予了证明。