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河北工业大学
博士学位论文
基于计算智能的UWB系统发射与检测技术研究
姓名:刘南平
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:夏克文
2011-05
河北工业大学博士学位论文


基于计算智能的 UWB 系统发射与检测技术研究

摘要

UWB 系统的发射与检测技术是研究超宽带系统的重点,具有良好的研究价值和应用
前景,本文基于计算智能理论,对 UWB 系统的发射与检测技术进行深入的研究。本文内
容主要包括基于计算智能的集成优化算法研究,对发射脉冲系统的优化设计,对多发射多
接收系统的优化设计,改进多用户检测优化技术几个方面。
针对该技术在当前阶段存在的问题,如脉冲波形稳定性差,多发射多接收通信容量有
待提高,多用户检测器精度较低。本文在研究国内外最新研究成果的基础上,首次提出了
基于集成优化智能算法的 UWB 系统发射与检测技术,来实现以提供有效收发信机策略为
首要问题的发射与检测技术的优化设计。具体研究内容和创新工作如下:
1、基于计算智能的集成优化算法研究
本文通过理论分析和仿真实验的方法,重点研究了 PSO、SVM 算法,将两者构成了
一个优势互补、复合协同的综合集成应用系统,首次提出了利用 PSO、SVM 算法构成的
集成应用系统,来解决 UWB 系统问题的新方法。
2、发射脉冲优化设计与实现
在分析高斯脉冲波形设计的基础上,采用进化计算中的 PSO 算法对发射脉冲进行全局
优化,并设计出超宽带脉冲的发射电路。进一步对电路产生的波形进行仿真与分析,通过
加入干扰噪声对脉冲进行优化,使超宽带脉冲的发射电路符合产品化的标准,加快了 UWB
发射电路产品成型化的进度。
3、UWB 系统多发射、多接收机研究
UWB 系统中多发射、多接收机分布必须满足业务质量和业务传输速率要求,此外还
要满足不同信道条件下的适应能力,然而这些目标之间存在着一定的冲突与矛盾。本文采
用机器学习和进化计算中的改进 PSO 算法,对 UWB 系统多发射、多接收机分布规划模型
进行全局优化,并取得很好的效果。
4、基于计算智能的多用户检测优化技术研究
首先研究了一种计算复杂度小的次最优多用户检测器,然后将多用户检测技术与量子
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基于计算智能的 UWB 系统发射与检测技术研究

离散粒子群优化算法相结合,提出了一种基于计算智能的多用户检测优化技术。仿真及实
验结果表明,优化后的系统减少了多址干扰,增加了正确判决概率,降低了系统检测误码
率,效果良好。

关键词: 计算智能, 发射电路波形设计, UWB 系统, 多发射多接收, 多用户检测优化技术


ii
河北工业大学博士学位论文

Research on Transmittion and Detection Technology of UWB
System Based putational Intelligence


ABSTRACT


The transmission and detection schema is the foundation of a UWB system. Many
researchers focus on UWB technology for its prospective future. Comtemporarily, the main
research effort on UWB system lie in the integration putational intelligence optimization
algorithm, optimization of transmittion pulse design and implementation of multiple transmitter
multiple receiver. The optimal design of multi-user detection methods.
The research is based on the above four aspects and make reference to domestic and abroad
literature. The first section is the integration putational intelligence based optimization
algorithm. Meantime, an effective strategy is proposed for optimi