超寬帶通信系統(tǒng)中同步和信道估計(jì)問(wèn)題研究.pdf

1、超寬帶通信作為可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1Gbps的高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)近年來(lái)正受到廣泛的關(guān)注，并且在各方面都取得了廣泛的應(yīng)用，包括無(wú)線多媒體、無(wú)線網(wǎng)接入和新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)等等。在脈沖超寬帶系統(tǒng)中，由于超寬帶的脈沖信號(hào)持續(xù)時(shí)間非常短，占空比很低，而且能量也很低，使得接收端的同步和信道估計(jì)問(wèn)題成為極大的難題和挑戰(zhàn)。研究表明即使納秒級(jí)的時(shí)間檢測(cè)錯(cuò)誤都會(huì)大大降低系統(tǒng)的性能，因此，準(zhǔn)確的時(shí)間同步和信道估計(jì)對(duì)超寬帶系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分重要的。
　　 針對(duì)脈沖

2、超寬帶系統(tǒng)，目前提出了很多種同步算法和信道估計(jì)算法，然而很多算法都具有一定的局限性，例如需要很高的采樣率、高精度的延時(shí)器或者線性搜索等，這些都限制了他們的應(yīng)用。針對(duì)目前算法的不足，本論文主要研究了脈沖超寬帶系統(tǒng)中基于低采樣速率的同步捕獲問(wèn)題和信道估計(jì)問(wèn)題。研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1、提出了一種基于符號(hào)級(jí)采樣速率的幀級(jí)時(shí)間同步捕獲方法。該方法利用特定的發(fā)送訓(xùn)練序列波形，把幀級(jí)時(shí)間精度的同步捕獲問(wèn)題轉(zhuǎn)換為等價(jià)的最大似然幅

3、度估計(jì)問(wèn)題。與現(xiàn)有的算法相比，該算法具有以下特點(diǎn)：一是僅依賴于符號(hào)級(jí)采樣數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的幀級(jí)時(shí)間同步捕獲，避免使用幾GHz甚至幾十GHz采樣速率的A/D轉(zhuǎn)換器，極大的降低了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。二是在該算法中結(jié)合超寬帶信道的統(tǒng)計(jì)特性設(shè)計(jì)出三個(gè)模板用于獲取符號(hào)級(jí)的采樣數(shù)據(jù)，且模板易于實(shí)現(xiàn)。三是同步捕獲時(shí)間短，該算法利用多個(gè)模板并行采樣，而且不涉及任何的線性搜索，能夠?qū)崿F(xiàn)快速同步。四是同步估計(jì)誤差小，通過(guò)超寬帶系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了該方法的可行性，仿真結(jié)

4、果表明該算法的性能明顯優(yōu)于文獻(xiàn)[46]中基于噪聲模板的同步算法。
　　 2、針對(duì)碼片率抽頭間隔的超寬帶非結(jié)構(gòu)化信道，提出了兩種基于幀級(jí)采樣速率和多模板的非結(jié)構(gòu)化信道估計(jì)算法。與現(xiàn)有的算法相比，其具有以下特點(diǎn)：一是僅依賴于幀級(jí)采樣數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的非結(jié)構(gòu)化信道估計(jì)，避免了高于千兆采樣的A/D轉(zhuǎn)換器的使用，大大降低了相關(guān)接收機(jī)的復(fù)雜度。二是運(yùn)用多個(gè)模板并行采樣，且模板易于實(shí)現(xiàn)。三是算法復(fù)雜性低，尤其是第二種算法只需要若干次極大似然估計(jì)運(yùn)

5、算（即取平均運(yùn)算）和逆傅里葉變換，而逆傅里葉變換可以借助目前已經(jīng)很成熟的快速傅里葉實(shí)現(xiàn)。四是信道估計(jì)誤差小，仿真結(jié)果表明這兩種算法可以達(dá)到與傳統(tǒng)的基于碼片級(jí)采樣速率的算法可比的性能。
　　 3、針對(duì)脈沖超寬帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化信道，提出了一種基于碼元級(jí)采樣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化信道估計(jì)算法。該算法具有以下特點(diǎn)：一是該算法僅依賴于符號(hào)級(jí)采樣數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)脈沖級(jí)的多徑延時(shí)估計(jì)，避免了高于千兆采樣的A/D轉(zhuǎn)換器的使用，大大降低了相關(guān)接收機(jī)的復(fù)雜度。二是該算