單比特IR-UWB信號(hào)TOA-AOA估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)定位精度的要求與日俱增。脈沖超寬帶(Impulse Radio Ultra-Wideband，IR-UWB)信號(hào)在穿透能力、抗多徑干擾能力和時(shí)間分辨率等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其在室內(nèi)定位應(yīng)用方面較傳統(tǒng)的定位技術(shù)更具潛力。為了降低IR-UWB系統(tǒng)中全精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)硬件成本和功耗，大量研究試圖通過減少ADC量化精度以獲得較低的系統(tǒng)成本。已有研究表明使用單比特ADC可在性能損失不大的情形下極大地降低系統(tǒng)

2、復(fù)雜度和功耗。
　　目前單比特IR-UWB系統(tǒng)主要是通過三個(gè)及以上節(jié)點(diǎn)進(jìn)行TOA估計(jì)的方式完成目標(biāo)定位。為了降低基礎(chǔ)設(shè)施成本，我們可以使用單節(jié)點(diǎn)TOA/AOA估計(jì)的方式完成目標(biāo)定位。本文根據(jù)TOA/AOA定位準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)出了一套單比特IR-UWB定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)接收機(jī)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，僅由數(shù)個(gè)天線單元、高速比較器和一個(gè)數(shù)字處理模塊構(gòu)成。同時(shí)，考慮到單比特信號(hào)存在信噪比損失和線性失真的情況，本文提出了兩個(gè)適用于單比特信號(hào)的TOA/AOA

3、估計(jì)算法。
　　在第一個(gè)算法中，系統(tǒng)先估計(jì)陣列天線各單元的TOA信息，再利用目標(biāo)信號(hào)和陣列天線單元的幾何關(guān)系對(duì)陣列TOA和AOA進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)。在該算法研究中，論文的主要貢獻(xiàn)是參考全精度TOA算法和單比特信號(hào)特性設(shè)計(jì)了一種單比特TOA算法，此外，論文還提出了一種計(jì)算算法最優(yōu)參數(shù)值的方法。通過仿真結(jié)果表明，該算法在8GHz采樣條件下使用100cm尺寸的雙天線陣列可以達(dá)到3°的AOA估計(jì)精度和15cm的測(cè)距精度。
　　在第二個(gè)算法