脈沖超寬帶通信系統(tǒng)接收技術(shù)的研究——有數(shù)據(jù)輔助的同步和解調(diào).pdf

1、超寬帶(UWB)脈沖無線電技術(shù)通過發(fā)射極短的脈沖信號(hào)可以獲得極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，因而吸引了越來越多的關(guān)注。相比較其他的窄帶無線通信技術(shù)而言，它具有成本較低、功耗較小、電路實(shí)現(xiàn)簡單等特點(diǎn)。人們對(duì)UWB脈沖無線電技術(shù)的興趣主要集中在以下幾個(gè)方面：極高的數(shù)據(jù)傳輸速率和用戶容量；極小的終端實(shí)現(xiàn)體積和傳輸功耗：極強(qiáng)的障礙物穿透能力以及極精確的定位能力。雖然UWB脈沖無線電技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)其發(fā)展也受到了很多因素的制約。其中，數(shù)據(jù)的接收問題

2、成為一個(gè)主要的挑戰(zhàn)，因?yàn)槠渫胶徒庹{(diào)都變得非常困難。 在對(duì)脈沖UWB通信系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的介紹之后，本文首先提出了一種新穎的適用于脈沖UWB通信系統(tǒng)的有數(shù)據(jù)輔助的精同步搜索算法。不同于以往的有數(shù)據(jù)輔助的同步算法，本算法在發(fā)射端通過正交碼分復(fù)用(OCDM)的方式同時(shí)發(fā)送訓(xùn)練符號(hào)序列和信息符號(hào)序列。二者在系統(tǒng)中互不干擾，各司其職，從而明顯的提高了系統(tǒng)的有效性。在接收端利用傳輸過程中產(chǎn)生的多徑成份，提出了一種檢測(cè)器平均差錯(cuò)概率的測(cè)度，然

3、后通過搜索最小平均差錯(cuò)概率(MAEP)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)來獲得同步估計(jì)，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的基于最大相關(guān)輸出的同步搜索算法，而有效提高了系統(tǒng)的可靠性。隨后的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了結(jié)論。 接下來，在對(duì)脈沖UWB通信系統(tǒng)的整個(gè)接收過程進(jìn)行了全面研究的基礎(chǔ)之上，又提出了一種具有極低復(fù)雜度的有數(shù)據(jù)輔助的脈沖UWB通信系統(tǒng)的接收新算法，包括同步和解調(diào)。通過發(fā)送性能獨(dú)特的訓(xùn)練符號(hào)序列，本算法可以直接從接收到的信號(hào)中構(gòu)建一個(gè)包含冗余的解調(diào)模板(RDT)

4、。當(dāng)獲得這個(gè)模板之后，有兩種方法可以選擇來解調(diào)發(fā)送的信息符號(hào)。一種方法是利用這個(gè)包含冗余的解調(diào)模板直接從接收信號(hào)中解調(diào)出發(fā)送的信息符號(hào)。因?yàn)檫@個(gè)模板本身就包含有同步信息，所以不需要再進(jìn)行單獨(dú)的同步過程。這種方法具有極低的復(fù)雜度并且可以捕獲全部的多徑信號(hào)能量，適用于對(duì)檢測(cè)性能要求不太苛刻和同時(shí)要求低復(fù)雜度的快速解調(diào)的情景。另一種方法是在得到了包含冗余的解調(diào)模板的基礎(chǔ)之上，對(duì)其進(jìn)行能量檢測(cè)來獲得同步參數(shù)。然后，利用這個(gè)同步參數(shù)對(duì)模板進(jìn)行修正

5、，去除冗余的無用部分，重新獲得一個(gè)不包含冗余的解調(diào)模板(NRDT)，最后利用這個(gè)不包含冗余的解調(diào)模板解調(diào)出發(fā)送的信息符號(hào)?？梢钥闯觯诙N方法相對(duì)于第一種方法具有更高的復(fù)雜度(具體的復(fù)雜度取決于對(duì)同步誤差的要求)，但是它可以獲得更高的檢測(cè)性能，因而適用于對(duì)檢測(cè)性能有更高要求的場(chǎng)合。由于兩個(gè)解調(diào)模板都是直接從接收信號(hào)中提取出來的，包含了多徑信號(hào)的信息，因此兩種方法都不用對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，從而避免了構(gòu)建Rake接收機(jī)，降低了脈沖UWB通信系統(tǒng)