超寬帶通信系統(tǒng)中同步和信道估計問題研究.pdf

1、超寬帶通信作為可實現(xiàn)高達(dá)1Gbps的高速無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)近年來正受到廣泛的關(guān)注，并且在各方面都取得了廣泛的應(yīng)用，包括無線多媒體、無線網(wǎng)接入和新一代移動通信系統(tǒng)等等。在脈沖超寬帶系統(tǒng)中，由于超寬帶的脈沖信號持續(xù)時間非常短，占空比很低，而且能量也很低，使得接收端的同步和信道估計問題成為極大的難題和挑戰(zhàn)。研究表明即使納秒級的時間檢測錯誤都會大大降低系統(tǒng)的性能，因此，準(zhǔn)確的時間同步和信道估計對超寬帶系統(tǒng)來說是十分重要的。
　　 針對脈沖

2、超寬帶系統(tǒng)，目前提出了很多種同步算法和信道估計算法，然而很多算法都具有一定的局限性，例如需要很高的采樣率、高精度的延時器或者線性搜索等，這些都限制了他們的應(yīng)用。針對目前算法的不足，本論文主要研究了脈沖超寬帶系統(tǒng)中基于低采樣速率的同步捕獲問題和信道估計問題。研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　 1、提出了一種基于符號級采樣速率的幀級時間同步捕獲方法。該方法利用特定的發(fā)送訓(xùn)練序列波形，把幀級時間精度的同步捕獲問題轉(zhuǎn)換為等價的最大似然幅

3、度估計問題。與現(xiàn)有的算法相比，該算法具有以下特點：一是僅依賴于符號級采樣數(shù)據(jù)實現(xiàn)最優(yōu)的幀級時間同步捕獲，避免使用幾GHz甚至幾十GHz采樣速率的A/D轉(zhuǎn)換器，極大的降低了硬件實現(xiàn)的復(fù)雜性。二是在該算法中結(jié)合超寬帶信道的統(tǒng)計特性設(shè)計出三個模板用于獲取符號級的采樣數(shù)據(jù)，且模板易于實現(xiàn)。三是同步捕獲時間短，該算法利用多個模板并行采樣，而且不涉及任何的線性搜索，能夠?qū)崿F(xiàn)快速同步。四是同步估計誤差小，通過超寬帶系統(tǒng)仿真驗證了該方法的可行性，仿真結(jié)

4、果表明該算法的性能明顯優(yōu)于文獻(xiàn)[46]中基于噪聲模板的同步算法。
　　 2、針對碼片率抽頭間隔的超寬帶非結(jié)構(gòu)化信道，提出了兩種基于幀級采樣速率和多模板的非結(jié)構(gòu)化信道估計算法。與現(xiàn)有的算法相比，其具有以下特點：一是僅依賴于幀級采樣數(shù)據(jù)實現(xiàn)最優(yōu)的非結(jié)構(gòu)化信道估計，避免了高于千兆采樣的A/D轉(zhuǎn)換器的使用，大大降低了相關(guān)接收機的復(fù)雜度。二是運用多個模板并行采樣，且模板易于實現(xiàn)。三是算法復(fù)雜性低，尤其是第二種算法只需要若干次極大似然估計運

5、算（即取平均運算）和逆傅里葉變換，而逆傅里葉變換可以借助目前已經(jīng)很成熟的快速傅里葉實現(xiàn)。四是信道估計誤差小，仿真結(jié)果表明這兩種算法可以達(dá)到與傳統(tǒng)的基于碼片級采樣速率的算法可比的性能。
　　 3、針對脈沖超寬帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化信道，提出了一種基于碼元級采樣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化信道估計算法。該算法具有以下特點：一是該算法僅依賴于符號級采樣數(shù)據(jù)實現(xiàn)脈沖級的多徑延時估計，避免了高于千兆采樣的A/D轉(zhuǎn)換器的使用，大大降低了相關(guān)接收機的復(fù)雜度。二是該算