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脉冲超宽带通信的频域接收技术研究

邱琳  
【摘要】: 超宽带通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术,它利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,具有传输速率高,安全性好,抗多径能力强以及精确的定位能力等许多优点,特别是它不需要占用额外的频谱,可与现有的无线通信系统在同一频带内共存这一特点,使它在频谱资源日益紧张的今天受到了广泛的关注,已成为无线通信技术研究的热点之一。但是超宽带技术要走向成熟,还有许多问题需要解决,其中之一就是接收机的设计。由于采用极窄脉冲传输数据,接收端对模数转换器ADC提出了很高的要求,使其成为接收机设计的一大挑战。 本文针对脉冲超宽带接收端高速采样的问题,研究了脉冲超宽带系统的频域接收技术,提出利用脉冲超宽带信号的频谱特性,采用频域采样滤波器组,提取接收信号的频谱成分,对接收信号在频域完成信号处理,并证明了使用频域采样滤波器组能降低对ADC采样速率的要求,解决了脉冲超宽带接收机数字化实现上的一大难点。同时还研究了频域帧同步,频域信道估计和频域解调技术,建立了较完整的脉冲超宽带频域接收机结构,并在室内多径信道下对采用频域接收技术的脉冲超宽带系统的性能进行了分析和仿真,仿真结果表明采用频域接收技术的脉冲超宽带系统在室内多径信道下也有很好的性能。 另外,本文研究了传输参考方式下脉冲超宽带系统的频域接收技术。针对传统传输参考超宽带(TR-UWB)系统使用模拟延迟线实现自相关接收所存在的问题,如受延迟时间和器件非线性影响等,本文提出将频域采样技术应用到TR-UWB系统中,降低ADC采样速率,实现TR-UWB系统的全数字化接收,从而避免了使用模拟延迟线实现自相关接收所产生的问题,而且该结构简单,易于实现。最后对采用频域接收技术的TR-UWB系统进行了理论分析,并和传统TR-UWB接收机进行了仿真比较,仿真结果显示,在室内多径环境下,采用频域接收技术的TR-UWB接收机性能比传统TR-UWB接收机的性能有所提高。


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