UWB信源低复杂度频域TOA估计

研究了UWB信号源在测距应用中的TOA估计问题,提出在频域进行TOA估计可降低接收机的采样率和能耗,并可简化接收机结构。对提出的基于状态空间的两种TOA估计算法计算复杂度和性能进行了比较,通过实际的信道模型仿真分析可知,两种频域TOA算法都可以达到精确的测距估计,但归一化幂乘法的计算量更小。文中方案特别适合于低速率、低功耗场合的定位应用。     

DS-CDMA UWB系统中基于能量比较的TOA估计算法

针对DS CDMA UWB（direct sequence code division multiplexing access ultra wide bandwidth）系统,提出了基于能量比较的TOA估计算法,该能量门限值由归一化值、最大和最小抽样能量决定.在不同的信噪比下,自适应地选择归一化值,能使TOA的估计误差最小.仿真结果表明,该方法是可行的.     

一种OFDM无线网络TOA估计新算法

为了在OFDM无线网络定位服务(LBS)中实现精确的到达时间(TOA)测量,提出了一种OFDM系统TOA估计新算法．将TOA估计分为整数采样周期TOA估计和小数采样周期TOA估计．接收机利用训练符号的时频特性以迭代搜索的方法获得小数采样周期TOA估计,并利用估计结果修正小数采样周期时延带来的相关谱扩展,利用引导沿检测算法由修正后的相关谱估计整数采样周期TOA．仿真结果表明,该算法在信噪比高于0dB时TOA估计精度高于相关检测算法,10dB信噪比下其TOA估计精度比相关检测算法提高一倍以上．同时,可以用降低两个数量级以上的复杂度提供与现有超分辨率算法相当的TOA估计精度．     

DS—CDMA UWB系统中基于能量比较的TOA估计算法

针对DS-CDMA UWB（direct sequence code division multiplexing access ultra wide bandwidth）系统,提出了基于能量比较的TOA估计算法,该能量门限值由归一化值、最大和最小抽样能量决定.在不同的信噪比下,自适应地选择归一化值,能使TOA的估计误差最小.仿真结果表明,该方法是可行的.     

基于IR-UWB脉冲序列的非相干能量检测TOA估计

在超宽带室内定位系统中,采用非相干能量检测方法进行TOA估计的方案是目前的一个研究热点,然而在低信噪比时能量检测方法往往很难获得比较精确的估计值.原因是噪声给首达峰值的检测以及TC算法的门限设定带来了一定的困难.为了提高能量检测方案在低信噪比时的性能,在接收机前端对接收到的脉冲序列执行时间平均处理来抑制噪声对于首达峰值检测和门限设定的影响,并进行了仿真比较,结果表明通过多脉冲时间平均处理的方法能够有效抑制噪声对于能量检测的影响,明显提高了低信噪比时TOA估计的精确度,同时也使门限的设定变的更为简单精确.     

基于包络提取的TOA估计算法

针对超宽带无线传感器网络中噪声影响定位精度的问题,提出了一种基于包络提取的到达时间(time of arrival, TOA)估计算法。该算法首先利用小波变换的多分辨率分析有效地去除信号中的噪声成分,之后对去噪的信号进行希尔伯特变换提取其包络,最后选取第一个包络的最大值作为TOA的估计值。仿真结果表明,该算法抑制了噪声对TOA估计的影响,提高了估计精度。     

UWB室内信道下一种低复杂度的TOA估计新算法

针对室内信道,提出一种基于UWB多径信号中最强路径检测的TOA估计算法．通过卷积运算进行最强路径搜索,进而完成TOA估计．TOA估计过程不依赖视距路径(line-of-sight path)检测,适合于NLOS(non line-of-sight)情形,且最强路径搜索避免了阈值设置过程,相比LP搜索计算复杂度低．通过对IEEE.802.15.4a标准下NLOS信道模型的仿真实验,讨论了各参数估计偏差对定位性能的影响,验证了本定位算法在室内多径信道下的适用性．     

切比雪夫序列初值精度有限时退化为周期序列

深入研究并分析切比雪夫序列的短周期现象,并通过数学证明,对于任意整数阶切比雪夫序列,在初值角度取有限小数时必会退化为短周期序列. 首先,通过证明得到切比雪夫序列退化为短周期序列的等价条件;然后,利用分类讨论的思想证明任意整数阶切比雪夫序列在初值角度取整数时,必会退化为短周期序列;最后,通过数学归纳法将这一结论扩展到任意有限精度初值上,得出切比雪夫序列在初值精度有限时退化为周期序列.     

基于RSSI的近场低频无线测距研究

在提出和开发一种自主跟随引导节点移动的自主跟随机器人中,引导节点实时精确测距和定位必不可少。该文分别提出了基于RSSI近场低频的自适应信号衰减模型算法和BP神经网络估计方法。相对于传统的信号衰减模型算法,这两种方法对无线信号能量衰减问题表征能力更强。实验结果表明,两种方法都达到了较高的测距精度。总体上,BP神经网络估计方法算法精度优于自适应信号衰减模型算法,其测距绝对误差可以控制在0.1 m以内,但BP神经网络估计方法对样本数量及样本分布情况要求更高。     

基于信赖域的无线传感器网络节点定位算法

在无线传感器网络中, 基于测距的无线定位方法通常基于各类测距模型, 以最小二乘法估计位置初值, 再利用优化算法提高定位精度. 由于测距过程受到各类噪声及其分布变化的影响, 在低信噪比情况下传统优化算法存在精度降低、收敛性差等性能恶化的问题, 通常导致估计的结果不是最优. 针对这一问题, 将信赖域算法用于迭代优化过程, 使用锥模型函数逼近定位目标函数, 将目标函数的优化过程转变为一系列最优化子问题. 仿真结果表明, 该方法性能稳定, 收敛速度快, 在低信噪比环境下比传统算法具有更好的定位性能.     

Effects of transmitter-related parameter settings on ranging accuracy for IR-UWB systems

For impulse radio ultra-wideband (IR-UWB) ranging systems,effects of the settings of transmitter-related parameters, which include the pulse shape, the bandwidth and the pulse repetition interval (PRI), on ranging accuracy were studied through theoretical analysis and simulations. Both the match-filtering based coherent TOA estimation algorithm and the energy-detection based non-coherent algorithm were used during simulations. Results show that the pulse shape has the least effect on the ranging accuracy. Increasing the pulse bandwidth can improve the ranging performance, but the performance is hardly improved any more when the bandwidth is increased beyond a certain level. PRI should be set long enough to guarantee the accurate ranging, because when PRI is shorter than the maximum excess delay of the channel, the ranging accuracy will be deteriorated by inter-pulse interference.     

采用能量检测的UWB应答式定位系统

提出一种呼叫应答式的传感器定位系统。利用超宽带(UWB)脉冲串来代替单个极窄脉冲,易于通过能量检测方式接收．采用呼叫应答式的定位算法和最小均方误差估计获取波达时间,提高了定位精度并且对多径干扰和非视距传播具有鲁棒性．同时利用平均时延扩展来修正波达时间,进一步提高系统定位精度．仿真结果表明,在IEEE802.15.4a给出的室内多径信道中,系统信噪比为-20dB~30dB时,定位误差小于60cm．     

低信噪比下的高精度复正弦频率估计算法

MAP/ML频率估计算法由于同时利用了幅度和相位信息,在信噪比较高时可得到极高的估计精度,但在低信噪比下估计性能不佳．对此分析了形成原因,并提出了结合FFT确定相干积分长度及无卷绕序列的最大似然(ML)估计方法．利用FFT的粗估计值对信号进行频移,从而将信号的频率和序列的相位变化限制到了一定范围内,据此推导了不同相干积分长度下的克拉美罗界(CRLB),确定了相干积分数据分段的最佳长度,通过相干积分提高信噪比保持高估计精度．依据相移后相位方差选择估计序列的方法,避免了解卷绕过程,从而消除了解卷绕对低信噪比下算法性能的影响．Monte Carl仿真实验结果表明本频率估计可达到非常接近CRLB界的估计性能．     

TH-PPM UWB信噪比的估计方法

TH-PPM UWB（Time Hopping-Pulse Position Modulation Ultra Wide Band）系统利用基于能量比较的TOA（Time of Arrival）估计算法可以提供很高的定位精度,但该算法需要知道准确的信噪比。针对此问题,提出了一种在多径条件下利用相关器的输出信号进行信噪比估计的方法。仿真结果表明,该方法具有很高的估计性能,并且数据量越大,估计的性能越好。     

短突发传输系统的联合导频和迭代译码载波同步简

Considering the low estimation accuracy and small synchronization range of carrier synchronization algorithms in low signal to noise ratio (SNR) for short burst communication systems, a joint pilot and iterative decoding soft-output carrier synchronization algorithm is proposed. Firstly, the received pilot sequence is extracted and modulation is removed, with the modulation-removed signals made cross-correlated. Then the summation of all the correlation values is used to perform initial carrier parameters estimation. Secondly, the pilot sequence is reused with the soft-output information based on the extended Turbo decoder to obtain fine frequency and phase estimation values. Theoretical analysis and simulation results show that the coarse estimation algorithm can satisfy the requirements of the frequency estimation range and estimation accuracy, and preamble-middle pilot placement is optimal for a certain length of the data frame; The turbo decoder can obtain more reliable soft-output information with small residual frequency offset after initial coarse synchronization when the normalized frequency offset is less than 1.5×10^-3, with the joint pilot and soft-output of the decoder used to estimate fine carrier parameters, which can make the turbo code achieve optimal BER performance.