DS-UWB系統(tǒng)偽碼迭代捕獲方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、直接序列擴(kuò)頻超寬帶(DS-UWB)系統(tǒng)采用低占空比的窄脈寬脈沖序列傳輸信號(hào)。在對(duì)其偽碼進(jìn)行同步捕獲時(shí),需要在很短的時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成碼元定時(shí)捕獲和偽碼相位捕獲。傳統(tǒng)的同步捕獲算法很難完成這一快速捕獲要求。為了解決這一問(wèn)題,本文研究將迭代消息傳遞算法(iMPA)應(yīng)用于DS-UWB系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)偽碼序列的快速捕獲,并對(duì)該算法進(jìn)行FPGA實(shí)現(xiàn)。
　　 本文首先介紹了直擴(kuò)系統(tǒng)基本原理、UWB基本原理,在此基礎(chǔ)上給出了DS-UWB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和

2、工作原理,為后文的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次,介紹了基于因子圖的iMPA算法,詳細(xì)分析了iMPA算法在m序列捕獲中的應(yīng)用原理。為了進(jìn)一步提高iMPA算法的捕獲性能,本文從因子圖的結(jié)構(gòu)入手給出了基于冗余因子圖的iMPA算法和基于隱藏節(jié)點(diǎn)因子圖的iMPA算法,并對(duì)它們的捕獲性能分別進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,采用冗余因子圖的iMPA算法能夠有效提高捕獲概率,加快算法收斂速度;因子圖含有隱藏節(jié)點(diǎn)的迭代捕獲方法與因子圖不含隱藏節(jié)點(diǎn)的

3、迭代捕獲方法相比,捕獲時(shí)間降低了一倍。
　　 再次,針對(duì)碼元定時(shí)誤差對(duì)DS-UWB系統(tǒng)iMPA算法的影響,本文采用了一種兩級(jí)結(jié)構(gòu)的偽碼迭代捕獲方法(TS-IA):首先在發(fā)射信號(hào)中加入周期性的定時(shí)捕獲輔助脈沖序列,然后在同步捕獲階段的第一級(jí)結(jié)構(gòu)中利用本地輔助脈沖序列模板對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)快速獲取定時(shí)同步信息,消除碼元定時(shí)誤差,完成碼元定時(shí)捕獲;在第二級(jí)結(jié)構(gòu)中利用iMPA算法對(duì)偽碼相位進(jìn)行快速捕獲。本文對(duì)此算法從捕獲概率和捕獲時(shí)

4、間兩方面進(jìn)行了理論分析與仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果證明此算法可以實(shí)現(xiàn)DS-UWB系統(tǒng)偽碼的快速捕獲。
　　 最后,本文對(duì)TS-IA算法進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中,按TS-IA算法的功能將其劃分為了碼元定時(shí)捕獲模塊、iMPA算法模塊、相關(guān)與判決模塊。在QuartusⅡ軟件中分別對(duì)各模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并利用ModelSim軟件對(duì)各模塊進(jìn)行功能仿真,然后在QuartusⅡ軟件中將各模塊按照自下而上的方式搭建起來(lái),完成整個(gè)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)