無(wú)線通信快速捕獲算法及無(wú)線測(cè)距技術(shù)研究.pdf

1、在3G及beyond3G無(wú)線通信中，信號(hào)的捕獲始終是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，制約著無(wú)線通信的質(zhì)量和效率。3G通信使用直擴(kuò)（直接序列擴(kuò)頻），這一通信方式具有強(qiáng)抗窄帶干擾性能、隱蔽性良好、大容量多址接入等優(yōu)越性能。直擴(kuò)方式下的接收信號(hào)相位捕獲問(wèn)題，從擴(kuò)頻通信產(chǎn)生到現(xiàn)在，一直都被予以高度重視，處在不斷的探索和性能改進(jìn)中。對(duì)直擴(kuò)，本論文提出了如下兩種快速捕獲算法：1.通過(guò)分析輔助信號(hào)特性，以相位預(yù)估器的輸出概率為基礎(chǔ)，首先獲得輸入信號(hào)相位的一高概率調(diào)整區(qū)

2、間，再運(yùn)用滑動(dòng)相關(guān)法對(duì)該區(qū)間進(jìn)行捕獲，從而形成一貝努利概型。2.以輔助信號(hào)與輸入信號(hào)互相關(guān)結(jié)果的特征為基礎(chǔ)，通過(guò)二分搜索，大幅縮小PN碼調(diào)整范圍，形成一二叉樹搜索模型。與傳統(tǒng)滑動(dòng)相關(guān)算法相比，這兩種捕獲算法在硬件復(fù)雜度折中下，都有效改善了對(duì)長(zhǎng)碼的捕獲性能。作為個(gè)域網(wǎng)的一種信息高速傳送方式，超寬帶（UWB）憑借其優(yōu)良性能，已經(jīng)引起了世界范圍科研領(lǐng)域和實(shí)業(yè)界的廣泛關(guān)注，其快速捕獲算法是超寬帶關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)經(jīng)典的無(wú)載波超寬帶，本論文提出如下

3、四種快速捕獲方案：1.引入周期鋸齒形脈沖作為輔助信號(hào)，將其與導(dǎo)頻信號(hào)的相關(guān)，獲得導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)延估計(jì)，然后依據(jù)該估計(jì)值，延展形成一小探測(cè)區(qū)間，對(duì)此小區(qū)間運(yùn)用比特反轉(zhuǎn)法搜索發(fā)射對(duì)齊位置，從而實(shí)現(xiàn)超寬帶信號(hào)的快速捕獲，對(duì)這一方案與其它搜索算法進(jìn)行了比較，顯示性能有了較大改進(jìn)。2.基于TH－PPMUWB的多徑和多址特性，提出一種基于協(xié)議的超寬帶快速捕獲算法，按照協(xié)議，預(yù)置有關(guān)參數(shù)，把復(fù)雜的捕獲問(wèn)題分解成兩步，依次進(jìn)行初始捕獲和跳時(shí)捕獲，從而保證

4、超寬帶系統(tǒng)信息有效傳輸。3.通過(guò)分析超寬帶信號(hào)多徑特征，提出一種基于數(shù)字濾波器的超寬帶捕獲算法，該方案依據(jù)探測(cè)概率和虛警概率選擇合適的濾波器窗口寬度，依據(jù)跳時(shí)碼設(shè)置濾波器的延時(shí)參數(shù)，分析顯示該系統(tǒng)的捕獲性能良好。4.利用接收信號(hào)自身作為本地相關(guān)信號(hào)，來(lái)探測(cè)接收信號(hào)相位，從而實(shí)現(xiàn)捕獲，在初始階段，通過(guò)設(shè)計(jì)導(dǎo)頻序列，以實(shí)現(xiàn)幀級(jí)的捕獲和脈沖級(jí)跟蹤，在傳送信息過(guò)程中，收發(fā)端依據(jù)監(jiān)測(cè)規(guī)則，保證信息傳送過(guò)程中的同步。這樣，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)良好的

5、初始捕獲和過(guò)程中捕獲監(jiān)測(cè)。另外，本論文提出一種超寬帶OFDM方式下的時(shí)間同步方案，在不使用循環(huán)前綴的情況下，利用對(duì)稱算法結(jié)合ML算法首先實(shí)現(xiàn)初同步，然后利用PN序列的相關(guān)性反饋調(diào)精細(xì)同步，最后理論分析了該方案的可行性。對(duì)超寬帶中的候選標(biāo)準(zhǔn)MB-OFDM，提出了一種基于信道模型和最佳接收原理的分層優(yōu)化傳輸方案。這一方案對(duì)接入用戶，使用多頻帶實(shí)現(xiàn)多址；對(duì)特定用戶，使用自適應(yīng)數(shù)據(jù)子載波分配滿足不同速率要求；對(duì)傳送比特，使用跳頻機(jī)制實(shí)現(xiàn)多徑分集

6、；對(duì)接收支路，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)同步算法以及訓(xùn)練序列、導(dǎo)頻子載波實(shí)現(xiàn)同步。在無(wú)線電測(cè)距方面，通過(guò)總結(jié)星載雷達(dá)高度計(jì)OCOG跟蹤算法，明確指出該算法的特點(diǎn)是除考慮回波前沿外，還考慮了回波拖尾部分。與常規(guī)跟蹤算法WSG進(jìn)行仿真比較，顯示前者產(chǎn)生的距離誤差信號(hào)具有更寬泛線性范圍，能夠保證回波前沿鎖定在觀測(cè)窗內(nèi)，得到的等效信噪比更大，而均方根誤差又能小得多，是一種魯棒性良好的測(cè)距方案。此外，本論文理論總結(jié)了一種雷達(dá)高度計(jì)的測(cè)距技術(shù)，以回波波形進(jìn)行分析

7、為基礎(chǔ)，給出了基于波形整體的探測(cè)算法，仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均證實(shí)本模型具有很高實(shí)用價(jià)值。另外，對(duì)MB－OFDM通信系統(tǒng)，提出了一種提高精度的測(cè)距方案，該方案特點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)接收被偽隨機(jī)碼控制的時(shí)頻信號(hào)，然后調(diào)整子帶接收時(shí)間，形成一大的完整頻段，從而有效提高測(cè)距精度。這樣，通過(guò)關(guān)注無(wú)線通信中快速捕獲算法及相關(guān)的無(wú)線測(cè)距技術(shù)，在這一領(lǐng)域進(jìn)行了一些有益的探索，這些探索將有助于這一領(lǐng)域進(jìn)一步形成更優(yōu)算法，從而更好的促進(jìn)3G以及beyond3G的理論研