数字化超宽带接收机研究

【摘要】：超宽带通信具有结构简单、功耗低、传输速率高的特点,可广泛应用于多媒体传输等短距离,高带宽的应用场合。而且信号具有极高的带宽、极低的截获概率、抗多径、穿透力强和实现复杂度低等特点,成为短距离无线通信技术的研究热点。 目前有关超宽带系统的研究多以采用模拟技术为主,其主要原因是采用数字技术的超宽带接收机需要采样率极高的模拟/数字转换器件(ADC)。根据奈奎斯特信号不失真取样定理,对超宽带信号采样,需要高达几GHz到数十GHz采样频率,这势必导致系统价格极高、功耗极高。研究表明与窄带技术数字接收机相比,数字化超宽带接收机对ADC转换精度的要求大为降低,在使用1比特ADC的情况下,通过信号处理,也可以获得满足要求的系统特性,这成为数字化超宽带接收机技术实用化的基础。 本课题主要对一种全数字化非相干超宽带接收机进行研究,这种接收机利用高速ADC直接对射频信号数字化,根据各种测量环境下时延扩展的统计结果,采用固定长度的能量累计窗口实现信号的捕获、同步、解码。本课题的主要任务是分析这种接收机方案的接收原理,改变ADC的分辨率和接收机的采样频率的情况下,仿真和分析这种接收机的特性的变化情况,最后研究低分辨率ADC性能改善技术。 本文的研究内容主要包括以下几个方面: (1)介绍超宽带接收机的原理和结构,比较相干接收机与非相干接收机的区别和优势。 (2)数字化超宽带接收技术。对非相干数字接收机的理论和特性进行了深入分析。 (3) ADC转换精度改善技术。研究了低分辨率ADC器件下提高系统性能的方法,利用随机信号分析理论,推导了随机信号分布中量化噪声的特性,给出了Dither技术提高低分辨率ADC性能的分析,以及利用过采样技术,通过使用1比特ADC,实现采样率和分辨率之间的转换,改善接收机性能的技术。