TH-UWB信号同步技术研究

论文摘要

近年来,超宽带通信技术以其良好的特性被业界认为是未来短距离高速无线通信的最佳解决方案。但是超宽带信号脉冲持续时间短,功率谱密度极低,并且超宽带信道具有密集多径的特性,因此接收端的信号捕获便成为一个十分关键的问题,本课题就跳时超宽带（TH-UWB）信号的同步问题进行了深入全面的研究。重点对两种同步算法进行了研究并给出了仿真结果及分析。基于最小二乘估计的同步算法通过合理建模把同步归结为估计接收信号和本地模板信号之间最小的欧几里得距离,该算法还可估计出信道冲激响应,用于相关接收机,给出了详细的推导过程。理论推导和仿真结果表明该算法具有算法简单明了,同步过程对于定时误差不敏感,而且只需较少比特数就能达到较好的捕获性能,是一种切实可行的同步算法。对现有基于带噪模板的同步算法（TDT-Timing with Dirty Template）进行了改进,先利用带噪接收信号的相邻两个码元长的互相关来实现帧同步,再利用本地无噪模板在两帧内利用滑动相关达到脉冲级同步,给出了改进前后的BER及归一化MSE值的比较。仿真结果表明与滑动相关相结合的TDT算法继承了TDT的只需积分清洗操作就可达到帧同步的优点,又将滑动相关限制在两帧内,大大减小了计算量,又改善了系统性能。并给出了与基于Hermite正交脉冲的TDT算法的捕获概率和MSE方面的比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 超宽带通信技术发展历史
• 1.1.2 超宽带通信技术的应用前景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 超宽带通信的关键技术
• 1.4 论文主要内容和结构安排
• 第2章 UWB系统信号与信道模型
• 2.1 引言
• 2.2 UWB信号波形的选取
• 2.3 TH-UWB信号产生及其功率谱密度
• 2.3.1 PPM-TH-UWB信号及功率谱密度
• 2.3.2 PAM-TH-UWB信号及功率谱密度
• 2.4 UWB信道模型
• 2.4.1 多径衰落信道
• 2.4.2 IEEE802.15.3a的超宽带信号信道模型简介
• 2.4.3 UWB信道的仿真实现
• 2.5 本章小结
• 第3章 超宽带通信技术的同步捕获技术
• 3.1 引言
• 3.2 超宽带信号同步思想
• 3.2.1 基于检测理论的同步方法
• 3.2.2 基于估计理论的同步方法
• 3.3 UWB同步技术中存在的问题
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于最小二乘同步算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于最小二乘估计的同步算法
• 4.2.1 信号和信道模型
• 4.2.2 算法描述
• 4.2.3 仿真结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于带噪模板的改进同步算法研究
• 5.1 引言
• 5.2 信号模型
• 5.3 与滑动相关结合的TDT
• 5.3.1 粗同步（帧级同步）
• 5.3.2.细同步（脉冲级同步）
• 5.3.3 仿真实验结果
• 5.4 与基于Hermite正交脉冲的TDT的比较
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢