超寬帶通信系統(tǒng)中同步技術(shù)的研究.pdf

1、超寬帶通信系統(tǒng)由于其極高的傳輸速率，極低的發(fā)射功率等優(yōu)點受到了國內(nèi)外學者和商家越來越多的重視，超寬帶技術(shù)已經(jīng)成為下一代WPAN和WLAN的備選方案。目前關于超寬帶通信的研究主要有兩個方向，一種是基帶脈沖式超寬帶通信系統(tǒng)的研究；另一種是利用載波調(diào)制的超寬帶通信系統(tǒng)，其中載波調(diào)制超寬帶通信系統(tǒng)又包括利用多帶OFDM和DS-CDMA技術(shù)進行超寬帶信號傳輸，這兩種方案各有優(yōu)缺點，目前已經(jīng)成為高速超寬帶通信的兩種備選方案?；鶐}沖式超寬帶方案不用

2、射頻，成本較低，無需載波同步，但對定時同步的要求非常高，如果采用相干接收，則同步的要求將是皮秒量級，這在實現(xiàn)上比較閑難：而多帶OFDM超寬帶系統(tǒng)由于利用了循環(huán)前綴，使其對定時的要求大大降低，只要定時誤差小于前綴長度與信道時延之差就可以實現(xiàn)準確的解調(diào)。但是OFDM技術(shù)對載波頻率偏差非常敏感，在IEEE 802．16中，其頻偏誤差必須小于子載波間隔的百分之二左右才不會對系統(tǒng)的性能有較大的影響。 本論文的主要工作是對超寬帶通信系統(tǒng)同步

3、技術(shù)的研究，其中包括脈沖式超寬帶系統(tǒng)和多帶OFDM超寬帶系統(tǒng)。論文具體內(nèi)容和編排如下： 第一章緒論作為論文的背景資料，對超寬帶通信系統(tǒng)的起源、應用以及國內(nèi)外發(fā)展情況作了簡單的介紹； 第二章詳細介紹了超寬帶通信系統(tǒng)的信道模型及其具體實現(xiàn)，概括介紹了目前超寬帶通信中的兩種方案的信號模型，即脈沖式超寬帶和基于OFDM的超寬帶系統(tǒng)； 第三章總結(jié)了定時誤差對脈沖式超寬帶系統(tǒng)的影響并對目前各種應用于脈沖式超寬帶通信系統(tǒng)的同步

4、算法并作了簡單的分析； 第四章為本論文的重點章節(jié)，在簡單總結(jié)現(xiàn)有超寬帶同步方案的基礎上，提出了基于導頻脈沖進行超寬帶信號同步的新方案。新方案分兩步實現(xiàn)：碼片同步和PN碼同步。碼片同步首先利用導頻脈沖進行樣值累積，然后以滑動窗的方式得到，利用滑動窗中的信息可以進一步獲取PN碼的同步。PN碼的同步方式可以參考現(xiàn)有的基本方法，但是與現(xiàn)有方法不同的是新方案中本地序列是包含信道信息的，這樣可以有效獲取多徑能量提高捕獲的概率。在闡述新方案基

5、本原理的基礎上，本章接著研究了插入導頻脈沖對系統(tǒng)發(fā)送信號頻譜的影響，通過分析和仿真說明，插入導頻雖然會帶來一定的頻譜損失，但是影響并不大。因為新方案可以在獲取碼片同步的同時得到信道的粗估計，因此本章還接著研究了新方案粗信道估計的性能，分析和仿真結(jié)果表明，粗估計性能隨著信噪比的增加而逐步改善，分析和仿真也越來越吻合。作為一種同步方案，捕獲概率和捕獲時間是兩個最重要的評價指標，本章分析和仿真了AWGN信道下新方案的碼片和總的同步概率，分析結(jié)

6、果和仿真結(jié)果基本吻合。在同步時間上，新方案的性能簡單地與串行搜索法進行了比較，結(jié)果表明新方案的捕獲時間大大小于串行搜索的時間。最后，本章還研究了新方案下的系統(tǒng)誤比特率性能，仿真中均采用新方案同步，比較了新方案信道估計和理想信道估計下的誤比特率性能，結(jié)果表明新方案下的信道估計也能獲得幾乎理想信道估計下的誤比特率性能。 第五章首先針對目前捕獲算法中門限設置比較困難提出了過門限與取最大值相結(jié)合的捕獲方案，然后詳細分析了新方案的捕獲概率

7、性能和捕獲時間性能，并用計算機仿真對其在超寬帶通信系統(tǒng)中的應用進行了驗證。仿真結(jié)果表明新的捕獲方案可以在幾乎不增加虛警概率的基礎上有效提高捕獲概率。 第六章為基于OFDM技術(shù)超寬帶通信系統(tǒng)的同步方法，在分析時間誤差和頻率誤差對OFDM系統(tǒng)性能影響的基礎上，針對本課題組設計的雙子帶OFDM超寬帶通信系統(tǒng)，設計了包檢測、粗同步、頻偏估計及糾正、信道估計及精同步、相位跟蹤和時偏糾正方案，并進行了在超寬帶信道CM1～CM4下的性能仿真，