脈沖超寬帶低復(fù)雜度低功耗接收技術(shù)研究.pdf

1、脈沖超寬帶通信利用低占空比的極窄脈沖作為載體傳遞信息，具有低成本、低功耗、低功率譜密度和高傳輸速率的優(yōu)勢，非常適合高速無線互聯(lián)、無線個(gè)域網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)等應(yīng)用。由于其應(yīng)用場景對成本、功耗和體積非常敏感，脈沖超寬帶技術(shù)對低復(fù)雜度低功耗有非常高的要求。但是窄脈沖信號極大帶寬和時(shí)域能量集中特點(diǎn)在帶來優(yōu)勢的同時(shí)，也使得傳統(tǒng)的技術(shù)方案在脈沖超寬帶系統(tǒng)中不能很好地實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度和低功耗。 本文主要研究脈沖超寬帶通信技術(shù)的低復(fù)雜度低功耗方法。從影

2、響脈沖超寬帶通信系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗的主要因素來看，接收技術(shù)是其低復(fù)雜度低功耗設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其中在模擬接收中，其主要問題又在于相關(guān)積分和同步；而在全數(shù)字接收中，則是高速率的模數(shù)轉(zhuǎn)換。對此，從脈沖超寬帶的特點(diǎn)出發(fā)，論文提出了一些相應(yīng)的解決方法： 針對高速寬帶信號模擬積分實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高的問題，考慮到脈沖超寬帶的低占空比特性，我們提出低復(fù)雜度的低占空比脈沖等效積分方法。性能分析計(jì)算表明，典型情況下該方法降低復(fù)雜度所帶來的信噪比損失不到0.15

3、dB。 針對窄脈沖信號同步困難的問題，考慮到窄脈沖能量主要集中在脈沖中聞，我們提出基于相關(guān)窗的正交正弦同步方法。通過對其同步環(huán)路模型的研究，得到環(huán)路傳遞函數(shù)，進(jìn)而仿真了其性能，結(jié)果表明該方法具有很好的捕捉跟蹤性能。 針對高速率模數(shù)轉(zhuǎn)換問題，考慮到脈沖的瞬時(shí)信噪比很高，而脈沖的調(diào)制方式常常是低階調(diào)制，我們提出采用低位寬取樣的解決辦法，并較為完整地研究了最具代表性的單比特取樣基本理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。對單比特信道容量的研究表明，在

4、低信噪比時(shí)，BPSK是最佳的調(diào)制方式，而在高信噪比時(shí)，高階調(diào)制能夠提高系統(tǒng)傳輸信息量；對最大似然接收機(jī)的分析和仿真表明，在復(fù)雜多徑信道中，單比特取樣在各種二元調(diào)制下的信噪比損失均為1.96dB，而增加一比特的取樣位寬能夠帶來1.4dB收益。對低位寬取樣接收的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，論文提出了優(yōu)化的迭代信道估計(jì)方法和最大似然同步方法，使得單比特取樣能夠應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)；仿真結(jié)果表明，在典型信道下實(shí)際的單比特取樣接收能夠逼近其理論性能邊界。 本文的