傳輸參考超寬帶通信系統(tǒng)中的延遲線分析設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、超寬帶(UWB:Ultra-WideBand)無線通信技術(shù)以其抗多徑干擾、低成本、低功耗、安全性高等優(yōu)勢具有廣闊的應(yīng)用前景。其中，傳輸參考-超寬帶(TR-UWB:Transmitted-Reference Ultra-WideBand)系統(tǒng)因采用結(jié)構(gòu)簡單且不需要信道估計與同步的自相關(guān)接收機(AcR: autoeorrelation receiver)而備受關(guān)注。超寬帶延遲線(DL: Delay Line)作為TR-UWB接收機的關(guān)鍵模塊

2、，直接影響著系統(tǒng)的性能。一個具有超寬帶特性且平穩(wěn)延遲的延遲線實現(xiàn)也一直是挑戰(zhàn)。本文以低速短距離TR-UWB接收機應(yīng)用需求為牽引，以低成本、低功耗為設(shè)計目標，圍繞非理想群延時對系統(tǒng)誤碼率(BER: Bit Error Rate)性能影響，基于智能優(yōu)化算法的傳遞函數(shù)設(shè)計，基于微帶線的硬件架構(gòu)設(shè)計優(yōu)化等方面，對超寬帶延遲線進行系統(tǒng)的研究。主要貢獻包括以下幾個方面:
　　 (1)在Nakagami-m衰落信道下，基于高斯近似(GA:Ga

3、ussian Approximation)分析方法研究了群延時波動(GDR: Group Delay Ripple)對TR-UWB系統(tǒng)條件誤碼率的影響和群延時波動范圍(GDRR: Group Delay Ripple Range)對系統(tǒng)平均誤碼率的影響。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，基于GDRR設(shè)計的方法能直接評估所設(shè)計的延遲線對系統(tǒng)性能的影響，同時給出了允許的相位畸變?nèi)蒎e程度以便于在設(shè)計中對系統(tǒng)性能和復雜度進行權(quán)衡。
　　 (2)針對超寬

4、帶延遲線傳遞函數(shù)設(shè)計，提出基于步進二分差分進化(SD/DE:Stepping-Dichotomy/Differential-Evolution)的智能優(yōu)化算法。該算法以二階基本單元群延時響應(yīng)疊加為基本思想，以群延時為目標函數(shù)，采用最大-最小準則(Maximin Criterion)，將差分進化算法嵌套于步進二分算法中，實現(xiàn)了超寬帶帶通延遲線在任意給定帶寬、平均群延遲及波動范圍下的傳遞函數(shù)設(shè)計。較傳統(tǒng)算法和其他智能優(yōu)化算法而言，能自適應(yīng)地

5、求出系統(tǒng)所需最小階數(shù)并能更快收斂于最優(yōu)結(jié)果。該方法將整個系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)難度下降為對基本單元的設(shè)計，再將基本單元級聯(lián)即可，因此，具有很強的實用價值。
　　 (3)以分析得到的TR-UWB系統(tǒng)接收機延遲線延遲量和容錯誤差為指標，根據(jù)平行耦合線理論，實現(xiàn)了基于級聯(lián)不等長(Noncommensurate)C型支節(jié)架構(gòu)的超寬帶延遲線。利用推導出的C型支節(jié)的群延時表達式，采用提出的步進差分進化算法得到初始的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)值。在此過程中，通過分析