脈沖無線電超寬帶同步問題研究.pdf

1、脈沖無線電(IR：Impuse Radio)通信系統(tǒng)的同步技術(shù)是本論文的主要研究內(nèi)容。超寬帶系統(tǒng)具有低功率譜密度，低功耗，低復(fù)雜度，低成本和高通信速率等特點(diǎn)，無論在學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界，都是近年來無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。作為超寬帶通信的重要實(shí)現(xiàn)方案，脈沖無線電采用離散的極窄脈沖承載信息，與傳統(tǒng)的載波通信有著喧著不同。然而脈沖無線電信號特有的時(shí)域特件在很大程度上增加了接收系統(tǒng)定時(shí)同步的技術(shù)難度。 本文的研究圍繞IR-UWB通信的定時(shí)同

2、步問題展開。在充分理解IR-UWB通信體制的基礎(chǔ)上，本文系統(tǒng)的分析了IR-UwB通信對定時(shí)同步的需求，以及在同步問題的處理上與傳統(tǒng)載波通信之間的區(qū)別；結(jié)合超寬帶通信低功耗低復(fù)雜度的要求，提出了適合于基于正交正弦相關(guān)接收的IR-UWB接收機(jī)的分級同步算法，在理論上證明其合理性，并在演示系統(tǒng)中證明其可實(shí)現(xiàn)件和優(yōu)良性能；此外，本文還分析了代表未來脈沖無線電超寬帶通信發(fā)展方向的單比特接收機(jī)的接收原理及其同步問題。論文的主要貢獻(xiàn)如下： 一

3、、本文深入討論了正弦模板與高斯二階微分脈沖之間的相似性，為采用正弦模板對IR-UWB信號進(jìn)行相關(guān)接收提供了理論依據(jù)；針對基于正弦模板的兩種接收機(jī)結(jié)構(gòu)，給出了各層次同步的定時(shí)需求。在此基礎(chǔ)上，小文為正交正弦相關(guān)接收機(jī)設(shè)計(jì)了分級同步方案。 二、詳細(xì)描述了正交正弦相關(guān)接收機(jī)各級同步的數(shù)據(jù)處理流程，在理論上說明其合理性，充分討論了各級同步模塊的可實(shí)現(xiàn)性；采用Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移的分析方法，推導(dǎo)出多徑環(huán)境下，同步流程中脈沖搜索步驟所耗用的

4、時(shí)間。 三、針塒正交正弦相關(guān)接收機(jī)同步單元設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中遇到的實(shí)際問題，給出了詳細(xì)的解決方案及理論支撐。其中，包括幀格式，尤其是幀頭訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)方法：采用切換保持合并策略(SSC：Switch and Stay Combining)進(jìn)行多徑合并；準(zhǔn)自適應(yīng)頻率調(diào)整策略；以及同步系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)中技術(shù)難點(diǎn)的解決方案。 四、為了進(jìn)一步系統(tǒng)化集成化IR-UWB通信的接收系統(tǒng)，本文還研究分析了基于單比特采樣的IR-UWB通信接收原理