基于IR-UWB的TOA估計算法研究.pdf

1、脈沖超寬帶是一種新興的無線通信技術，它采用納秒級的脈沖序列傳輸信息，時間分辨率高，具備在低數據率下的精確測距及定位能力，在密集環(huán)境下魯棒性良好，同時因其低功耗、低成本的優(yōu)勢，使得超寬帶技術迅速成為各國及研究機構的研究重點，在無線通信領域有著廣闊的發(fā)展前景。
　　本文首先介紹了所做研究的背景及意義，分析了國內外超寬帶技術的研究現狀。其次對現有無線定位技術的定位方法進行了講解，并著重介紹了基于到達時間估計的TOA方式。同時指出多徑現象

2、和非視距情況是造成測距誤差的主要原因。然后詳細介紹了IR-UWB系統的信號脈沖、調制方式、收發(fā)機結構和信道模型。本文采用跳時脈沖位置調制(TH-PPM)調制高斯二階脈沖，經過信道傳輸，最后由接收天線將信號傳至接收機。接收方式分為相干接收和非相干接收兩種，前者一般基于匹配濾波技術，需要精確的本地模板和高采樣速率；后者基于能量檢測技術，采樣率低，結構簡單。接下來對現有的TOA估計算法進行了簡要介紹。
　　TOA估計的主要目的是對信號直

3、達路徑DP的檢測。在視距條件下，DP一般也是能量最強路徑；然而在復雜多變環(huán)境下，多徑現象嚴重，致使UWB信號的直達路徑DP不再是能量最強路徑，大大增加了TOA估計的難度。同時，非視距的存在，也增加了DP的額外傳播時延?，F有TOA測距算法研究的關鍵在于如何設置合理而精確的檢測門限。本文提出一種基于傳播信號統計參數的非相關檢測算法，通過對信號統計特性的分析建立了能夠反映出在不同信噪比下最佳門限變化情況的聯合參數，并將通過最佳門限確定的能量塊

4、所在時刻作為TOA估計值。通過對算法在CM1、CM2信道下，針對不同的采樣間隔進行的仿真表明，該算法能夠在低采樣率的情況下實現較為精確的TOA估計，測距精度要優(yōu)于幾種經典的TOA估計算法。在此算法的基礎上，又提出了一種TOA估計的優(yōu)化算法，經過大量實驗數據驗證，單純的采用平均法對于TOA估計精度的提高有限，而將出現概率較高的一組數據平均的結果會大大的減少測距誤差，實現了TOA估計值的優(yōu)化。
　　最后對論文所做工作進行了總結，并針對