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、電路實現(xiàn)簡單等特點。人們對UWB脈沖無線電技術(shù)的興趣主要集中在以下幾個方面：極高的數(shù)據(jù)傳輸速率和用戶容量；極小的終端實現(xiàn)體積和傳輸功耗：極強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，但同時其發(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、成為一個主要的挑戰(zhàn)，因為其同步和解調(diào)都變得非常困難。 在對脈沖UWB通信系統(tǒng)進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)的方式同時發(fā)送訓(xùn)練符號序列和信息符號序列。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，提出了一種檢測器平均差錯概率的測度，然

3、后通過搜索最小平均差錯概率(MAEP)所對應(yīng)的點來獲得同步估計，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。隨后的計算機仿真實驗也驗證了結(jié)論。 接下來，在對脈沖UWB通信系統(tǒng)的整個接收過程進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)送性能獨特的訓(xùn)練符號序列，本算法可以直接從接收到的信號中構(gòu)建一個包含冗余的解調(diào)模板(RDT)

4、。當(dāng)獲得這個模板之后，有兩種方法可以選擇來解調(diào)發(fā)送的信息符號。一種方法是利用這個包含冗余的解調(diào)模板直接從接收信號中解調(diào)出發(fā)送的信息符號。因為這個模板本身就包含有同步信息，所以不需要再進行單獨的同步過程。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能量，適用于對檢測性能要求不太苛刻和同時要求低復(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，對其進行能量檢測來獲得同步參數(shù)。然后，利用這個同步參數(shù)對模板進行修正

5、，去除冗余的無用部分，重新獲得一個不包含冗余的解調(diào)模板(NRDT)，最后利用這個不包含冗余的解調(diào)模板解調(diào)出發(fā)送的信息符號?？梢钥闯?，第二種方法相對于第一種方法具有更高的復(fù)雜度(具體的復(fù)雜度取決于對同步誤差的要求)，但是它可以獲得更高的檢測性能，因而適用于對檢測性能有更高要求的場合。由于兩個解調(diào)模板都是直接從接收信號中提取出來的，包含了多徑信號的信息，因此兩種方法都不用對信道進行估計，從而避免了構(gòu)建Rake接收機，降低了脈沖UWB通信系統(tǒng)