無線通信快速捕獲算法及無線測距技術(shù)研究.pdf

1、在3G及beyond3G無線通信中，信號的捕獲始終是一個關(guān)鍵問題，制約著無線通信的質(zhì)量和效率。3G通信使用直擴（直接序列擴頻），這一通信方式具有強抗窄帶干擾性能、隱蔽性良好、大容量多址接入等優(yōu)越性能。直擴方式下的接收信號相位捕獲問題，從擴頻通信產(chǎn)生到現(xiàn)在，一直都被予以高度重視，處在不斷的探索和性能改進中。對直擴，本論文提出了如下兩種快速捕獲算法：1.通過分析輔助信號特性，以相位預估器的輸出概率為基礎(chǔ)，首先獲得輸入信號相位的一高概率調(diào)整區(qū)

2、間，再運用滑動相關(guān)法對該區(qū)間進行捕獲，從而形成一貝努利概型。2.以輔助信號與輸入信號互相關(guān)結(jié)果的特征為基礎(chǔ)，通過二分搜索，大幅縮小PN碼調(diào)整范圍，形成一二叉樹搜索模型。與傳統(tǒng)滑動相關(guān)算法相比，這兩種捕獲算法在硬件復雜度折中下，都有效改善了對長碼的捕獲性能。作為個域網(wǎng)的一種信息高速傳送方式，超寬帶（UWB）憑借其優(yōu)良性能，已經(jīng)引起了世界范圍科研領(lǐng)域和實業(yè)界的廣泛關(guān)注，其快速捕獲算法是超寬帶關(guān)鍵技術(shù)之一，對經(jīng)典的無載波超寬帶，本論文提出如下

3、四種快速捕獲方案：1.引入周期鋸齒形脈沖作為輔助信號，將其與導頻信號的相關(guān)，獲得導頻信號的時延估計，然后依據(jù)該估計值，延展形成一小探測區(qū)間，對此小區(qū)間運用比特反轉(zhuǎn)法搜索發(fā)射對齊位置，從而實現(xiàn)超寬帶信號的快速捕獲，對這一方案與其它搜索算法進行了比較，顯示性能有了較大改進。2.基于TH－PPMUWB的多徑和多址特性，提出一種基于協(xié)議的超寬帶快速捕獲算法，按照協(xié)議，預置有關(guān)參數(shù)，把復雜的捕獲問題分解成兩步，依次進行初始捕獲和跳時捕獲，從而保證

4、超寬帶系統(tǒng)信息有效傳輸。3.通過分析超寬帶信號多徑特征，提出一種基于數(shù)字濾波器的超寬帶捕獲算法，該方案依據(jù)探測概率和虛警概率選擇合適的濾波器窗口寬度，依據(jù)跳時碼設置濾波器的延時參數(shù)，分析顯示該系統(tǒng)的捕獲性能良好。4.利用接收信號自身作為本地相關(guān)信號，來探測接收信號相位，從而實現(xiàn)捕獲，在初始階段，通過設計導頻序列，以實現(xiàn)幀級的捕獲和脈沖級跟蹤，在傳送信息過程中，收發(fā)端依據(jù)監(jiān)測規(guī)則，保證信息傳送過程中的同步。這樣，系統(tǒng)根據(jù)設計算法實現(xiàn)良好的

5、初始捕獲和過程中捕獲監(jiān)測。另外，本論文提出一種超寬帶OFDM方式下的時間同步方案，在不使用循環(huán)前綴的情況下，利用對稱算法結(jié)合ML算法首先實現(xiàn)初同步，然后利用PN序列的相關(guān)性反饋調(diào)精細同步，最后理論分析了該方案的可行性。對超寬帶中的候選標準MB-OFDM，提出了一種基于信道模型和最佳接收原理的分層優(yōu)化傳輸方案。這一方案對接入用戶，使用多頻帶實現(xiàn)多址；對特定用戶，使用自適應數(shù)據(jù)子載波分配滿足不同速率要求；對傳送比特，使用跳頻機制實現(xiàn)多徑分集

6、；對接收支路，通過優(yōu)化設計同步算法以及訓練序列、導頻子載波實現(xiàn)同步。在無線電測距方面，通過總結(jié)星載雷達高度計OCOG跟蹤算法，明確指出該算法的特點是除考慮回波前沿外，還考慮了回波拖尾部分。與常規(guī)跟蹤算法WSG進行仿真比較，顯示前者產(chǎn)生的距離誤差信號具有更寬泛線性范圍，能夠保證回波前沿鎖定在觀測窗內(nèi)，得到的等效信噪比更大，而均方根誤差又能小得多，是一種魯棒性良好的測距方案。此外，本論文理論總結(jié)了一種雷達高度計的測距技術(shù)，以回波波形進行分析

7、為基礎(chǔ)，給出了基于波形整體的探測算法，仿真結(jié)果和實測數(shù)據(jù)均證實本模型具有很高實用價值。另外，對MB－OFDM通信系統(tǒng)，提出了一種提高精度的測距方案，該方案特點在于動態(tài)接收被偽隨機碼控制的時頻信號，然后調(diào)整子帶接收時間，形成一大的完整頻段，從而有效提高測距精度。這樣，通過關(guān)注無線通信中快速捕獲算法及相關(guān)的無線測距技術(shù)，在這一領(lǐng)域進行了一些有益的探索，這些探索將有助于這一領(lǐng)域進一步形成更優(yōu)算法，從而更好的促進3G以及beyond3G的理論研