超寬帶無線通信及其定位技術(shù)研究.pdf

1、自從2002年FCC宣布超寬帶(UWB，Ultra WideBand)無線通信技術(shù)準(zhǔn)許民用以后，科研機構(gòu)和各大公司對UWB技術(shù)的關(guān)注和研究在不斷的升溫，研究成果不斷涌現(xiàn)，國內(nèi)外都有成功的實驗成果展現(xiàn)，有一些廠商已經(jīng)推出了UWB芯片和相關(guān)的產(chǎn)品。UWB技術(shù)具有很多技術(shù)上的優(yōu)點，如發(fā)射信號的功率譜密度低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、功耗小以及定位精度高等。但是，它走向?qū)嵱眠€有很多關(guān)鍵的技術(shù)問題需要研究解決，比如信道模型的建立、信號同步和捕獲、接收機的設(shè)計

2、、高精度定位的實現(xiàn)以及在一些應(yīng)用中產(chǎn)生的信號干擾等都亟待解決。作為未來短距離無線通信的主流技術(shù)，本文對UWB無線通信和定位技術(shù)進行了研究，主要包括以下四個方面：
　　 1、對UWB的調(diào)制技術(shù)、接收技術(shù)和信道模型等進行了研究和仿真，重點研究了UWB信號的快速捕獲、定位和應(yīng)用等。
　　 2、信號的同步捕獲技術(shù)是UWB無線通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因為UWB使用的脈沖很窄，單個脈沖的能量非常小，采用傳統(tǒng)的同步技術(shù)，在同步時間、處理速率以

3、及復(fù)雜度等方面都難以達到系統(tǒng)所要求的性能。在深入研究UWB的各個通信環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，本文提出一種“能量檢測+搜索”兩步快速捕獲方案，對捕獲時間進行了推導(dǎo)，通過仿真對比，提出方法的捕獲時間比已有文獻中的方案有很大改善，可以實現(xiàn)快速同步捕獲，同時避免增加復(fù)雜度。
　　 3、UWB技術(shù)能提供低功耗的高精度無線定位，成為未來無線定位技術(shù)的首選方案。在IR-UWB系統(tǒng)中，所使用的脈沖的持續(xù)時間很短，因此可以提供很高的測距精度。但是在密集多徑

4、的傳播環(huán)境中，應(yīng)用傳統(tǒng)的定位方法很難確定首先到達的徑，這樣UWB定位技術(shù)難以達到理論的精度，因此鑒別接收信號的第一條徑對應(yīng)的時間參數(shù)是定位的關(guān)鍵問題。為了確定首先到達的徑，以實現(xiàn)高精度的定位，本文提出一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來確定信號到達時間，仿真結(jié)果表明該方法可以達到很高的定位精度。
　　 4、相對于傳統(tǒng)的窄帶無線通信系統(tǒng)，UWB系統(tǒng)能夠很容易實現(xiàn)定位與通信相結(jié)合，在家庭網(wǎng)絡(luò)、消費電子應(yīng)用和無線定位等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。