脈沖超寬帶的TOA方法研究.pdf

1、脈沖超寬帶(IR-UWB, Ultra Wide Band Impulse Radio)通信技術采用直接發(fā)射納秒級、亞納秒級的極窄脈沖來傳輸信息,具有傳輸速率高、安全性好、系統(tǒng)結構簡單、穿透能力強、低功耗、測距和定位精度高等優(yōu)點,理論測距精度可達厘米級,在軍事和民用領域都有著廣泛的應用前景,被認為是未來短距離高速無線通信與測距定位系統(tǒng)的最佳解決方案和下一代無線通信的關鍵技術之一,正在迅速成為無線通信領域研究的熱點。
　　隨著無線通

2、信網相關技術的發(fā)展以及用戶對業(yè)務種類需求的提高,無線通信網中的測距和定位功能顯得越來越重要。傳統(tǒng)的幾種定位技術,例如:GPS定位、基于蜂窩網無線定位(Cell ID定位)等,各有不同的優(yōu)勢和局限性。脈沖超寬帶技術由于其固有的眾多優(yōu)點,因此基于脈沖超寬帶的測距與定位具有傳統(tǒng)定位方式無法比擬的優(yōu)勢。
　　由于超寬帶信號帶寬非常寬,傳輸信號畸變大,傳統(tǒng)的基于相干檢測取得同步與TOA估計的方法是不可行的。而且,當首達路徑不是最強路徑時,T

3、OA估計精度受到限制。因此,非相干能量檢測的方法以其簡單性、低采樣率和不需要精確定時同步而受到人們的青睞。本文在簡要介紹超寬帶無線通信系統(tǒng)的基本原理、技術特點及其信道模型等知識的基礎上,以提高測距精度和降低系統(tǒng)的復雜度為目的,主要針對非相干能量檢測TOA估計算法進行了研究。重點完成了以下兩方面的內容:
　　首先,改進了文獻[1]中基于能量檢測的粗同步判決準則,采用最大值/門限法來實現(xiàn)超寬帶信號的粗同步和以向前合并積分窗的方式來確定

4、包含首達路徑的不定域。然后,重點研究應用滑窗法來進行精確TOA估計,給出了滑窗法適宜的積分窗長度范圍和最佳相鄰積分窗起始點間隔等重要參數(shù),并提出運用二次滑窗處理,來解決滑窗法進行精確TOA估計時需要大量積分器的問題。
　　仿真結果表明,二次滑窗法取得了與滑窗法積分器數(shù)目足夠多時十分接近的估計精度,大大減少積分器的數(shù)目。二次滑窗法,以簡單的硬件結構,實現(xiàn)了滑窗法精確的TOA估計,有利于設備的微型化。與其它幾種基于能量檢測的測距算法相