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Chirp超宽带信号检测技术研究与实现

作　者: 孔泽华
导　师: 刘洛琨
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超宽带 线性调频 检测 去斜处理 多径环境 多相滤波器组
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


超宽带技术近年来成为无线通信领域的研究热点之一。Chirp-UWB因其发射功率低、频带设计灵活和频谱资源利用率高等优点,具有十分广阔的应用前景。信号检测是超宽带通信系统得以实现和应用的关键技术之一。Chirp-UWB信号大带宽、连续载波的特性使其检测面临更高的要求和挑战。本文针对Chirp-UWB信号的检测方法和实现结构展开研究,主要研究工作如下:1、在简要介绍Chirp超宽带的基本原理的基础上,重点研究高斯白噪声和理想同步条件下Chirp-UWB信号的检测问题。首先分析了基于无源SAW器件的模拟脉压Chirp-UWB检测方法;然后,在其基础上讨论了实现更加灵活、性能更具优势的数字脉压检测技术,并给出了匹配滤波数字脉压方法的时、频域实现方式;接下来,设计了一种基于去斜处理的Chirp-UWB信号检测实现结构,并对其性能进行了详细的推导与仿真验证。最后,研究了去斜处理方式下参考信号的噪声抑制问题,分析了传统时域平均抑噪方法的局限性,给出了一种基于反馈平衡累加的改进检测结构,并将其性能与传统方法的性能进行了仿真对比。2、研究了多径传播环境下的Chirp-UWB信号检测问题。首先,讨论了多径时延和多径相位对系统检测性能的影响,在此基础上设计了基于多相关器组的Chirp-UWB多径信号检测结构。然后,详细分析并建立了基于复多相滤波信道化接收机的Chirp-UWB多径信号检测结构,并基于该结构研究了Chirp-UWB多径信号频域分离和并行解调的检测问题,进一步讨论了多径时延和信道盲区等因素对检测的影响,通过仿真验证了理论分析和该多径检测结构的有效性。3、在上述理论研究的基础上,完成了基于复多相滤波信道化接收机结构的Chirp-COTR-UWB多径信号检测方案的FPGA内部模块设计。通过分布式滤波等优化结构及算法对多相滤波、FFT、并行解调和多径合并等模块进行了实现,并基于Quartus II 8.0+ModelSim SE 6.1f软件的仿真平台对方案进行了仿真验证。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 超宽带研究背景及意义  11-12
  1.2 Chirp超宽带的国内外研究现状  12-14
  1.3 本文的主要工作及结构安排  14-16
第二章 Chirp-UWB系统基本原理  16-25
  2.1 基本原理  16-20
    2.1.1 Chirp信号表征  16-18
    2.1.2 Chirp-UWB信号的产生  18-19
    2.1.3 Chirp-UWB系统实现方式  19-20
  2.2 Chirp-UWB脉冲压缩的原理  20-22
  2.3 发送参考超宽带基本原理  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 高斯白噪声环境的Chirp-UWB信号检测  25-38
  3.1 基于模拟脉压的Chirp-UWB信号检测  25-27
  3.2 基于数字脉压的Chirp-UWB信号检测  27-33
    3.2.1 数字脉压的实现方式  28-30
    3.2.2 基于去斜处理的Chirp-UWB信号检测  30-33
  3.3 基于反馈平衡累加的Chirp-ACOTR-UWB检测结构  33-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章 多径环境的Chirp-UWB信号检测  38-53
  4.1 多径模型及Chirp-UWB信号时频耦合特性  38-39
    4.1.1 多径模型  38
    4.1.2 Chirp-UWB信号的时频耦合特性  38-39
  4.2 基于多相关器组的Chirp-UWB信号检测  39-42
  4.3 基于复多相滤波器组的Chirp-UWB信号检测  42-51
    4.3.1 复多相滤波器组原理  43-45
    4.3.2 复多相滤波信道化检测结构  45-47
    4.3.3 多径信号检测的影响因素分析  47-49
    4.3.4 性能仿真分析  49-51
  4.4 本章小结  51-53
第五章 Chirp-UWB信号检测的FPGA实现  53-66
  5.1 系统介绍  53-54
  5.2 信道化接收结构各模块功能设计及实现  54-64
    5.2.1 滤波模块  54-58
    5.2.2 FFT及输出转换模块  58-62
    5.2.3 多径合并及判决模块  62-64
  5.3 本章小结  64-66
结束语  66-68
参考文献  68-71
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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