超寬帶無線通信系統(tǒng)同步方案的研究與實現(xiàn).pdf

1、超寬帶 (UWB) 技術(shù)已逐漸成為無線通信領(lǐng)域研究與開發(fā)的熱點，并被視為下一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前， UWB 無線通信系統(tǒng)主要分成兩類：無載波 UWB 系統(tǒng)和載波調(diào)制 UWB系統(tǒng)。載波調(diào)制的uwB系統(tǒng)又有多種實現(xiàn)方案，主要的兩種是單載波直接序列碼分多址(DS-CDMA) 方案和多帶正交頻分復用 (MB-OFDM) 方案。 正交頻分復用(OFDM)技術(shù)，由于具有頻譜利用率高、抗多徑能力強、信道均衡需求相對簡單等優(yōu)點，特

2、別適合于寬帶無線通信。本文著重研究基于OFDM調(diào)制技術(shù)的UWB無線通信系統(tǒng)，側(cè)重于系統(tǒng)中的同步技術(shù)的研究與實現(xiàn)。 本文在介紹 UWB 技術(shù)的背景知識和 OFDM 系統(tǒng)基本原理的基礎(chǔ)上，詳細分析 OFDM 系統(tǒng)的同步技術(shù)，討論各種非理想同步因素對 OFDM 系統(tǒng)性能的影響，并給出幾種典型的 OFDM 時頻同步算法。 通過對已存在的各種同步算法的研究與分析，本文設(shè)計了基于 OFDM 的 UWB 通信系統(tǒng)中的一套同步方

3、案。定時同步采用特殊的訓練序列，分三步走：幀檢測、粗同步、精同步。幀檢測與粗同步采用峰均比較低的隨機序列，對度量函數(shù)的改進使粗同步獲得更好的性能；精同步采用互補序列對，在完成精同步的同時并生成時域信道估計，互補序列對簡化了計算量，但對頻偏非常敏感，因此提出在時域信道估計前根據(jù)頻偏估計值選擇是否需要先糾正頻偏。頻率同步中，初始頻偏估計與粗同步同時完成，粗同步中改進的度量函數(shù)也使頻偏估計的性能提高了：相位跟蹤提出利用信道估計頻域響應幅度值對

4、導頻加權(quán)的方法，適用于 UWB 某些頻點深衰落的信道特性，在性能上有很大的改善。文中給出 UWB 系統(tǒng)中各個同步階段的性能曲線圖。為了從整體上評價同步的性能，文中還比較了理想同步與非理想同步情況下系統(tǒng)的性能。 本文提出的 OFDM-UWB 系統(tǒng)的同步方案算法簡單，可以采用迭代或簡單的移位加減運算來實現(xiàn)。本文最后介紹了 UWB 硬件演示系統(tǒng)中定時同步方案的 FPGA 實現(xiàn)流程，及硬件實現(xiàn)中采取的有效數(shù)據(jù)位截取方法和對算法等價處