[發(fā)明專利]基于多相濾波碼域發(fā)送參考Chirp超寬帶系統(tǒng)群同步方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910065004.7
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN101552664A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張劍;劉洛琨;汪濤;康榮宗;李霞;常力;劉仕剛;郭虹;萬磊;孔澤華;高沈;張志遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 張劍
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04B1/69
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 聶孟民

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是一種基于多相濾波碼域發(fā)送參考Chirp超寬帶系統(tǒng)群同步 方法。

二、背景技術(shù)

超寬帶(UWB，Ultra?Wide?Band)技術(shù)作為一種非傳統(tǒng)的、新穎的無線傳輸技術(shù)，通常 采用極窄脈沖(脈寬在納秒至數(shù)百皮秒量級)或極寬的頻譜(相對帶寬大于20％或絕對帶寬大 于500MHz)來傳送信息。20世紀(jì)60年代，現(xiàn)代意義的超寬帶無線傳輸技術(shù)出現(xiàn)在美軍戰(zhàn)術(shù) 通信領(lǐng)域的研究中。2002年，隨著美國聯(lián)邦通信委員會(FCC，F(xiàn)ederal?Communications? Commission)確定UWB輻射模板，標(biāo)志著美國軍方正式將其解禁，允許UWB民用通信系 統(tǒng)投入使用。

現(xiàn)有超寬帶技術(shù)體制從信號調(diào)制的角度可以劃分為脈沖調(diào)制和載波調(diào)制兩大類，其中脈 沖調(diào)制方式被稱為IR-UWB，載波調(diào)制方式則包括MB-OFDM、DS-CDMA、Chirp-UWB等； 從信號檢測的角度可以劃分為發(fā)送參考方式和非發(fā)送參考方式兩大類，其中發(fā)送參考方式的 本質(zhì)是自相干檢測，非發(fā)送參考方式則包括相干和非相干檢測。

現(xiàn)有的超寬帶無線傳輸技術(shù)主要面向近距離、高速率的應(yīng)用領(lǐng)域，但在諸多應(yīng)用領(lǐng)域， 需要進(jìn)一步提高超寬帶無線傳輸?shù)木嚯x。而現(xiàn)有超寬帶技術(shù)體制主要針對近距離應(yīng)用提出的， 因此直接應(yīng)用于中遠(yuǎn)距離無線傳輸領(lǐng)域?qū)⒚媾R著著諸多困難。具體地講，隨著通信距離的拓 展，超寬帶無線傳輸將主要面臨以下突出困難：多徑干擾更加嚴(yán)重；系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求與 低功耗、小型化設(shè)計(jì)之間更加突出；與其它系統(tǒng)的共存性問題將會更加突出；帶內(nèi)其它信號 的干擾將更加嚴(yán)重；現(xiàn)有超寬帶系統(tǒng)發(fā)射效率低的問題更加突出；現(xiàn)有器件水平成為制約超 寬帶技術(shù)實(shí)用化水平的主要瓶頸，隨著通信距離的進(jìn)一步提高，這一問題將更加突出。

在通信系統(tǒng)中，接收機(jī)性能很大程度上受同步性能的影響，系統(tǒng)的同步是接收端正確恢 復(fù)出數(shù)字信息的前提。同步性能的降低將導(dǎo)致通信系統(tǒng)性能的下降，甚至使得系統(tǒng)無法正常 工作。同樣，在Chirp-COTR-UWB系統(tǒng)中，由于收發(fā)本振之間的頻差以及傳輸時延等因素的 影響，要實(shí)現(xiàn)信號的正確解調(diào)，要求精確的同步。

在接收端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如果采用模擬處理方法，其主要的缺陷在于處理不靈活，接收 性能難以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。如果采用全數(shù)字信號處理方法，假定Chirp-UWB信號的帶寬 為500MHZ，要想較好地恢復(fù)相關(guān)信息，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，必然要求較高的采樣率(1GHz 以上)。這就使得系統(tǒng)數(shù)字部分的處理壓力增大，從而使得實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和難度加大。

對于系統(tǒng)的同步過程而言，如果在芯片器件水平允許和合適處理算法的條件下，理論上 可以獲得相對精確的定時精度。但是，一方面在現(xiàn)有邏輯器件中，由于受到其工作頻率的限 制(目前主流芯片工作頻率在百兆量級)，要想獲得ns級的精確延時并不容易。另一方面， 在具體實(shí)現(xiàn)方式上，由于高采樣導(dǎo)致的符號采樣點(diǎn)達(dá)到數(shù)千點(diǎn)，若采用匹配濾波的結(jié)構(gòu)，需 耗費(fèi)大量的邏輯單元；若采用滑動相關(guān)處理算法，由于多個周期細(xì)搜索導(dǎo)致同步時間過長。

三、發(fā)明內(nèi)容

針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明之目的就是提供一種基于多相濾波碼域發(fā) 送參考(Chirp超寬帶系統(tǒng)群同步方法，可有效解決中遠(yuǎn)距離超寬帶通信中接收信號定時同步正 確解調(diào)的問題，其解決的技術(shù)方案是：

1、在初始狀態(tài)下產(chǎn)生線性調(diào)頻Chirp信號，該信號為：

s(t)＝a(t)cos(2πf₀t+πμt²)-T_A/2＜t＜T_A/2

式中，a(t)是Chirp信號的包絡(luò)，常用矩形脈沖，當(dāng)|t|＜T_A/2時，a(t)＝1；其它a(t)＝0， T_A為脈沖寬度，f₀是Chirp信號的中心頻率，B＝|μ|T_A為Chirp信號的帶寬，μ為線性調(diào)頻 的斜率，μ＞0稱為正向(UP)線性調(diào)頻脈沖，其瞬時頻率不斷增加；μ＜0稱為反向(DOWN) 線性調(diào)頻脈沖，其瞬時頻率不斷減少；

由Chirp信號再產(chǎn)生本地線性調(diào)頻Chirp-UWB信號；

2、接收天線接收到的Chirp-UWB信號和本地產(chǎn)生的Chirp-UWB信號，通過相乘完成信號的 解線調(diào)過程，得解線調(diào)后的信號；