uwb通信系统信号检测和同步技术地研究

《uwb通信系统信号检测和同步技术地研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeSignalDetectionandJ—■■一_●●一■一-SVnCnrOnIzationleCnnologyotUWBCommunicationSystem中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：趁

2、!兰：么：竺中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。翮虢迎：摘要脉冲超宽带(impulseradioultra-wideband，IR-UWB)采用离散的极窄脉冲承载信息，在无线通信、目

3、标检测、测距定位等领域有着广泛的应用前景。发射机的结构比较简单，功耗在整个系统所占比例较低，因此如何在接收机实现“低成本、低功耗、高数据速率”是满足UWB通信系统要求的关键。然而，IR-UWB信号的极大的带宽和极低占空比，带来了系统实现的各种困难：首先，极大的信号带宽对系统采样率和海量数据处理能力提出了很高的要求，成为制约着UWB技术走向实用的瓶颈；其次，在信号接收上，面临的主要问题是简单有效的窄脉冲信号检测和快速同步捕获技术。其中，第一点与ADC量化精度有直接关系，第二点是因为目前的UWB信号检测与同步捕获技术多是移植了传统通信系统(正弦通信系统)的方法，而

4、这些方法在高瞬时信噪比和低占空比的窄脉冲通信系统中并不适用。为此，本文深入分析了低精度量化时信号检测与同步捕获问题，并从信号检测与同步捕获一体化设计的思路，提出了理论改进和工程可用的解决方法。主要研究内容如下：本文首先分析了低精度量化接收性能下降的原因。针对传统的全精度量化噪声分析方法不适用于低精度量化情形，本文讨论了低精度量化噪声信号模型，奠定了全文的理论基础。在此基础上，针对UWB接收机，分析了低精度量化时量化噪声引起的信号检测性能损失，并给出了数学表达式。为了提高低精度量化时信号检测性能，本文给出了最优量化器，使其产生的量化噪声功率最小，以便把量化噪声对

5、信号检测性能的影响降到最低。针对UWB信号检测，分析了UWB接收信号服从高斯分布，得到UWB最优量化接收机，给出了理论上的接收性能界。在此基础上，结合能量检测与最大似然估计的ED-ML模板估计方法，设计了工程上可用的次优接收机结构。仿真结果证明，最优量化接收机和次优量化接收机的模板估计和误码性能均大幅提升，而且次优量化接收机中只需检波和查表，简单易行，具有很强的实用性。最后，结合次优量化信号检测结构，以单比特接收机为研究对象，提出了基于能量检测的ED．mono同步捕获算法并进行了理论分析。以捕获精度、捕获速度和实现复杂度作为性能衡量指标，说明本方法可以有效的减

6、少系统功耗和成本，降低了数字处理部分的压力，实现了系统性能和工程复杂度的良好折衷。本文的研究结果说明了低精度量化的信号模型和全精度量化时有着本质的不同，在接收UWB信号时不能照搬传统通信方式的方法。本文的研究结果对摘要于低位宽取样接收机的信号检测和同步捕获设计有一定的指导意义。关键词：脉冲超宽带通信，低精度量化，信号检测，同步捕获IIABSTRACTImpulseRadioUltra-Wideband(IR-UWB)systemsutilizeveryshortpulsewithalowdutycycletotransmitinformationandthes

7、ystemsresultinmanyattractiveproperties，e．g．，hightransmissionrate，targetdetectionandaccuraterangingresolution．Thetransmitterhassimplestructureandlowpowerconsumptioninproportionofthewholesystem，SOhowtorealize”lowcost，lowpowerconsumption，highdatarate”inthereceiveristhekeytomeettherequi

8、rementsofUWBcommuni