DS-UWB同步技术研究及FPGA设计

论文摘要

UWB脉冲超宽带是近几年来兴起的短距离无线通信技术。它采用非常窄的脉冲传输数据,具有诸多优点,如系统简单、传输速率高、功耗低、安全性高、多径分辨能力强、定位精确等。DS-UWB是脉冲超宽带的一种,信息码经过伪随机序列扩频后再对发射脉冲进行调制。同步问题是通信接收技术的一个关键问题,适用于DS-UWB的同步技术是目前国内外研究的一个热点。基于UWB同步问题的重要性,针对DS-UWB直扩超宽带系统,本文研究了目前DS-UWB系统的同步方法。针对传统捕获算法速度慢以及UWB信号存在的多径效应问题,仿真分析了改进的两级结构同步捕获算法,能够快速地进行高精度的同步;针对传统的基于最大似然（ML）准则的同步算法普遍具有较低的检测概率问题,仿真分析了改进的基于T&L检测器的同步捕获算法,能够在不增加太多复杂度的情况下很好地提高捕获性能。另一方面,由于UWB信号带宽“超宽”以及由此造成的同步捕获搜索空间过大、存在多个虚同步点等问题,导致目前的同步算法普遍计算量较大,使用目前的数字逻辑器件完全实现算法难度很大。针对这个问题,本文还探讨了如何利用目前现有器件进行系统实现,提出基于FPGA的全数字设计模型,并设计了简化的两级结构同步捕获算法的系统实现方案,用Verilog HDL编写了关键逻辑电路模块。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 UWB 技术的特点及其发展
• 1.2 DS-UWB 同步技术的研究现状
• 1.3 选题的目的意义和论文的内容安排
• 第二章 DS-UWB 超宽带系统
• 2.1 信号发射波形
• 2.1.1 UWB 信号的频谱管理
• 2.1.2 典型的发射信号波形
• 2.2 UWB 信道模型
• 2.2.1 信道的数学模型
• 2.2.2 信道仿真
• 2.3 系统模型
• 2.3.1 DS-UWB 系统数学模型
• 2.3.2 DS-UWB 系统仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 DS-UWB 同步算法研究
• 3.1 传统DS 系统的同步方法
• 3.2 快速串行搜索方法
• 3.3 两级结构同步捕获算法
• 3.3.1 模型建立
• 3.3.2 捕获算法及性能分析
• 3.3.3 仿真结果
• 3.4 基于T&L 检测器的同步捕获算法
• 3.4.1 模型建立
• 3.4.2 捕获算法及性能分析
• 3.4.3 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 DS-UWB 同步子系统的FPGA 设计
• 4.1 基于软件无线电的UWB 系统结构
• 4.2 同步子系统的FPGA 设计
• 4.2.1 简化的两级结构同步捕获算法
• 4.2.2 同步子系统的总体结构
• 4.2.3 A/D 采样时钟要求和结构
• 4.2.4 数字前端设计
• 4.2.5 数字相关器设计
• 4.2.6 本地模板信号产生器设计
• 4.2.7 判决子系统设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文