密集多径信道下IR-UWB信号同步捕获方法

超宽带(UWB)信号的快速同步捕获是UWB通信系统中的关键问题.本文提出一种分步同步捕获方法,首先采用两种次最优的最大似然估计算法进行粗搜索,然后在粗搜索获得的有限范围内利用最大值阈值检测进行精估计.该方法提高了密集多径信道下极窄脉冲形式UWB信号(IRUWB)的捕获性能,并有效降低了计算复杂度和处理时间.文中还根据IRUWB信号接收特点,从捕获能量的角度定义了捕获概率.通过仿真评估了捕获能量对系统性能的影响,并对算法性能和参数选择进行了分析.     

基于能量检测的UWB数据包联合捕获方法

针对非相干UWB系统的数据包捕获问题,提出了一种联合信号捕获、误码率性能优化与包同步字检测的捕获方案.在信号捕获后发送导频序列实时估计信噪比,并搜索积分窗口长度,以获得最低误码率.给出了数据包捕获模型的合适性能指标,分别采用串行搜索与跳K步搜索策略,结合7位与13位巴克码为包同步字进行数据包捕获,仿真结果表明,三者联合的方案能够在保持一定包捕获性能的同时获得较好的误码率性能.     

基于多天线辅助估计的高精度UWB快速捕获算法研究

本文提出了一种基于多天线辅助估计的UWB(超宽带)快速捕获算法,利用UWB信号的循环平稳特性,将接收信号与它自身延迟一个信息位产生的模板相关,应用最大似然方法就可得到一个粗略的同步时间估计,在充分利用线性天线阵空间分集增益的情况下,这种估计相当准确。在此基础上继续进行精确同步,直到捕获任一符号位的第一帧第一个到达脉冲。文中采用流图法给出了本算法平均捕获时间的闭式解。理论分析和计算机模拟表明,该算法与同等硬件复杂程度和同等捕获精度的其他捕获方法相比可明显地缩短平均捕获时间。     

一种适合PPM-UWB信号的时移TDT同步捕获算法

指出TDT(timingwithadirtytemplate)盲同步捕获算法只适于PAM调制(脉冲幅度调制)UWB系统,而不能在PPM调制(脉冲相位调制)UWB系统中应用。提出了一种TS-TDT(time-shift-TDT)盲同步捕获算法,解决了PPM调制UWB系统快速同步捕获问题。该算法通过两条相关支路分别计算接收信号的延迟互相关值而获得同步信息,无需训练序列。理论分析和仿真实验结果表明,该算法结构简单,同步精度灵活可变,性能良好。     

分布式MIMO-OFDM系统的同步捕获算法

该文提出了一种分布式多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统初始信号检测和同步捕获算法。该算法设计了导频符号,采用谱分析方法实现可靠的初始信号检测、粗定时和粗频偏估计,并在快速傅里叶变换(FFT)之后进行精确地频偏和定时估计。仿真结果表明,该算法在低信噪比多径瑞利信道条件下具有很好的性能。     

基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机设计

为了探索超宽带(UWB)技术的空间应用,设计了一款脉冲无线超宽带(IR-UWB)的全数字化相干接收机。本系统利用高速采样芯片ADC08D1000对IR-UWB信号进行双通道交织采样,接下来利用Xilinx FPGA对采样数据进行降速处理。按照二分搜索、相干捕获、脉冲跟踪的方案进行接收系统设计,并对该接收机进行了实际测试。最终实现了1 ns脉宽的IR-UWB信号的正确接收和1 Mb/s码速率的OOK编码通信。     

基于压缩感知的脉冲超宽带信号检测

传统的信号检测算法基于奈奎斯特采样定理来实现,这对于带宽极宽的超宽带(ultra-wideband,UWB)信号而言由于要求采样速率过高而很难用硬件去实现。为此,本文研究了基于压缩感知(compressive sensing,CS)的脉冲超宽带(impulse radio UWB, IR-UWB)信号检测问题,利用IR鄄UWB 信号在时域上的稀疏特性,设计了一种基于压缩感知的IR鄄UWB 信号检测框架,在此基础上提出了一种自适应加权正交匹配追踪检测算法。仿真结果表明,新算法不仅能够通过远少于奈奎斯特定理所要求的采样速率检测出IR-UWB 信号,而且与基于匹配追踪的压缩感知检测算法相比,新算法在低信噪比的情况下对IR-UWB 信号的检测效果更佳。     

一种基于新型同步算法的脉冲UWB能量检测接收器设计

在RFID和无线传感器网络等应用系统中,脉冲UWB(IR-UWB)技术的低功耗和低成本特点具有很大的优势。为了有效地降低功耗和成本,采用了一种基于能量检测,使用开关键控(OOK)调制的IR-UWB接收器,提出了一种使用能量补偿与自适应门限的新型同步与检测算法,此算法降低了接收器的能耗与硬件复杂度。通过对该接收器的仿真及用FPGA硬件实现,表明此算法降低了同步时的功耗及前导序列长度,提高了传输效率,同时保持了系统性能。测试结果表明此接收器架构能够满足在数据率10Mb/s时,功耗仅为1nJ/bit左右,具有低功耗、低复杂度的特点。     

一种快速实现超宽带信号捕获的算法

信号的同步是超宽带技术实现和发展的关键环节，本文介绍一种能快速实现超宽带脉冲信号同步的串行捕获算法，即自适应门限块搜索算法。该算法将相位搜索范围进行分块处理，通过对信噪比进行实时估计不断调整其判决门限，达到最佳判决，用较少的硬件代价实现脉冲信号的快速捕获。     

IR-UWB能量检测接收机中基于门限的TOA估计

为提高能量检测模式下脉冲超宽带(IR-UWB)测距的精度和可行性,该文提出基于最优门限和次优门限的两种到达时间(TOA)估计算法。最优门限算法以接收机信号统计特性与UWB小尺度衰减特性关系式为基础推导出门限选择的闭合表达式,并在最小均方误差(MMSE)指标下求解TOA估计值;次优门限算法以最优门限分析为基础,在虚警概率约束下使用牛顿迭代给出求解门限的递推算法。仿真表明,与同类算法相比,最优门限算法测距精度有较大提升;次优门限算法易于实现,且性能无明显下降。     

基于遗传算法的UWB信号非相干捕获方法

 本文针对动态信噪比环境超宽带（UWB, Ultra WideBand）信号的非相干捕获,提出了一种基于遗传算法的信号捕获方案.以遗传算法结合在线估计接收信噪比,搜索积分窗口长度与定时位置的参数组合,实现系统要求的比特错误概率.该方法解决了传统捕获方案在未知信噪比条件下积分长度无法择优选取以及捕获门限难于设定的问题.仿真结果表明,基于遗传算法的二维参数捕获方法与传统Look and Jump by K steps算法相比有效的提高了未知信噪比条件下的系统捕获性能,拓展了UWB非相干系统的应用范围.     

高动态弱信号环境下基于INS的GNSS捕获方法分析

为保证 GNSS 在挑战环境下的捕获性能，分析了高动态弱信号捕获存在的问题，提出了一种新的 INS 辅助并行码相位捕获方法，在频域利用 INS 辅助信息卫星星历/历书数据估计多普勒，缩小频率搜索范围，在码域利用码相位估计及并行码相位搜索的方法，减少码相位搜索时间，最后结合差分相干累积提高捕获灵敏度，实现高动态弱信号的快速捕获。仿真结果表明， 该算法能显著提升高动态、弱信号环境下 GNSS 接收机的捕获性能。     

改进的MB-OFDM UWB 信道估计算法

在MB-OFDM UWB 系统中,传统的信道估计方法没有充分利用信道长度这一信息,估计信道长度常大于实际长度,造成了性能损失。针对这一缺陷,提出一种新的信道估计算法。首先利用LS 算法估计出信道,然后通过信号能量估计(SEE)方法估计出信道长度。算法有效地降低了估计维数,因此提高了LS 算法的估计性能,同时对各算法的性能进行了分析比较。最后利用实验仿真证实了算法的有效性和分析的正确性。     

超宽带通信系统中同步算法研究

超宽带通信技术近年来受到广泛关注,其中同步问题系统性能的关键因素。研究了超宽带通信系统的定时同步问题,提出了一种粗同步与细同步相结合的同步算法,以TH-UWB-PAM信号系统为例,首先利用脏模板理论进行粗捕获,完成帧一级的同步,然后在捕获的基础上利用滑动相关完成细同步,通过对加性高斯白噪声（AWGN）和超宽带（UWB）多径信道进行了同步算法性能仿真,实验结果表明了该同步算法的可行性,能够获得复杂度和同步性能的良好折中,且在一定信噪比条件下能获得良好的同步精度。     

基于TDT的Hermite脉冲超宽带同步算法

同步捕获是超宽带（UWB）通信面临的主要难题之一。＂脏模板＂（TDT）同步捕获算法十分适合UWB系统,在数据辅助（DA）模式下它具有低复杂度和快速捕获的特点。但是,在无数据辅助（NDA）的模式下,它的性能就要取决于系统随机信号的干扰。因此,分析利用正交Hermite脉冲的方法来解决这个问题。算法采用一串交替的正交Hermite脉冲来调制要发送的信号,并对原TDT算法进行了相应的修改来实现同步。该方法无需训练序列,在NDA模式下能够达到良好的性能。理论分析仿真结果表明,算法在均方误差（MSE）上跟传统TDT算法相比有较好改善。     

超宽带通信同步的研究

针对TH调制PPM超宽带(IJWB)系统,给出一种解决IR-UWB通信系统信号捕获和定时同步方法.这种方法基于导频脉冲序列,接收机使用与导频脉冲序列相匹配的相关滤波器,通过观察相关器的输出信号,可以估计导频序列的存在,此外,相关器输出的峰值可以使接收机与发射机时间对齐,从而达到同步.采用仿真与理论分析相结合的方法,详细分析了AWGN和多径信道下的同步性能,结果表明,理论分析和仿真结果相吻合,利用导频脉冲序列在各种信道下均可获得很好的同步.     

WCDMA系统中基于阵列天线的空时滑动相关器

文中针对使用阵列天线的宽带码分多址(WCDMA)系统，提出了一种新的用于定时搜索和波束形成权值计算的空时滑动相关器(STSC)，利用信号的时域和空域特性，融合了空域波束形成技术，提高了接收信号的信干噪比。STSC可以有效估计多径信号的传输时延，同时捕获自适应波束形成的权值。算法具有低的运算复杂度，仿真结果表明该算法具有好的时延捕获和波束形成权值捕获性能。     

IR-UWB数字相干接收机的硬件电路设计

在超宽带信号的接收中,相干接收比非相干接收拥有更高的分辨率,能充分发挥超宽带信号定位精度高等优点.相干接收机对UWB信号进行高速采样后再处理,采样的速度和精度是限制UWB相干接收机测距精度的主要因素.本文设计并实现了IR-UWB的数字相干接收机,接收机采用高速采样芯片ADC08D1000对脉冲超宽带（IR-UWB）信号进行双通道交织采样,然后使用FPGA对采样数据进行降速处理.测试结果证明,本文设计的接收机能准确捕获到脉宽为1 ns的UWB信号.     

UWB-OFDM系统的符号盲同步方法

该文提出一种适合于UWB-OFDM系统的符号盲同步方法。该方法是基于UWB-OFDM符号中的ZP功率出现规律性的分布特性,利用滑动窗能量检测的办法来进行符号同步。研究了高斯信道和UWB信道下的符号同步方法,并详细分析了UWB信道下接收信号的能量分布特性。为了提高同步性能,设计了多滑动窗方法代替双滑动窗方法。计算机仿真分析表明该方法无论在高斯还是UWB信道下都具有优异的性能。     

一种改进的高动态QPSK信号解调算法

正交相移键控(QPSK)调制解调方式广泛应用于深空通信、数字卫星通信等高速系统中,高动态QPSK信号具有较大的多普勒载波频偏,针对现有的解调算法对QPSK信号频偏估计范围小、精度较低等问题,提出了一种改进的高动态QPSK信号解调算法。该算法利用基于Zoom-FFT的Quinn频率估计算法对载波频偏进行估计,将频偏估计分为粗估计和精估计两个过程,对估计所得频偏进行补偿后利用Costas环完成载波同步。在MATLAB中对算法进行了仿真,仿真结果表明,该算法能够实现对高动态大频偏QPSK信号的有效捕获,与传统的解调方式相比,该算法对载波频偏的估计范围更大,且具有更高的频偏估计精度和更好的误码性能。