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基于Gardner算法的UWB定时同步技术

作　者: 吴凌慧
导　师: 张钦宇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 超宽带 Gardner算法 定时同步 高效性
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


超宽带(Ultra-Wideband UWB)传输技术相对于扩频通信等传统窄带和宽带通信方式而言是一种全新的通信方式业界普遍认为它是下一代短距离(1-100米)无线通信与定位系统的解决方案之一。近几年来超宽带技术已成为无线通信领域最热门的研究课题之一,同时也成为短距离高速无线通信协议标准争论的焦点。然而随着信号带宽的增加,其捕获的难度也进一步增加。由于UWB信号功率谱密度非常低,导致接收信号信噪比很低而难于检测。而信号的时间分辨率很高,本来就很低的脉冲能量分散到几十甚至上百条密集的路径上去,使各条路径的信号能量非常低,极大增加了信号捕获与同步的难度。本课题研究的目的在于将基于Gardner算法的定时同步的高效性应用于超宽带的定时同步系统中,大大节省超宽带信号同步的时间。本文首先介绍了超宽带通信系统的各个部分。其中包括UWB脉冲、多径信道、同步接收。本文的重点在第五章,同步接收模块。传统的UWB同步技术是在算法上利用UWB信号的相关性,在实现上利用锁相环而实现。本论文提出将高效的Gardner定时算法应用于UWB系统中,以此来提高UWB同步的效率。Gardner算法的定时恢复环路由内插滤波器GAD定时误差检测算法,环路滤波器,定时NCO等几部分组成,对各个部分进行分析并介绍实现方法。构建了定时环路的仿真模型。通过对采用Gardner算法定时同步的超宽带通信系统进行研究和仿真,最后验证了基于Gardner算法的UWB定时同步系统的高效性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-12
  1.1 课题背景  8
  1.2 本课题研究的目的及意义  8-9
  1.3 国内外相关技术发展现状  9-11
    1.3.1 国外 UWB 通信技术发展状况  9-10
    1.3.2 国内 UWB 技术的研究现状  10
    1.3.3 UWB 捕获与同步技术的研究现状  10-11
    1.3.4 UWB 捕获与同步技术研究需要解决的问题  11
  1.4 本文主要研究内容  11-12
第2章 UWB 通信技术概述  12-20
  2.1 引言  12
  2.2 UWB 基本概念  12-13
    2.2.1 UWB 技术发展历史  12-13
    2.2.2 UWB 定义及特性  13
  2.3 UWB 信号特性  13-17
    2.3.1 UWB 信号形式  13-16
    2.3.2 UWB 信号的功率谱密度特点  16-17
  2.4 UWB 主要调制方式  17-19
    2.4.1 TH-PPM 调制  17-18
    2.4.2 TH-PAM 调制  18
    2.4.3 UWB 系统结构  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第3章 UWB 信道模型  20-27
  3.1 引言  20
  3.2 UWB 室内信道模型  20-25
    3.2.1 IEEE802.15.3a 的超宽带信号的信道模型简介  20-21
    3.2.2 路径损耗模型  21
    3.2.3 多径模型  21-23
    3.2.4 信道实现  23-25
  3.3 信道模型对系统设计的影响  25-26
  3.4 本章小结  26-27
第4章 UWB 信号捕获与同步技术  27-35
  4.1 引言  27
  4.2 UWB 脉冲信号捕获与同步的思想  27-28
  4.3 UWB 脉冲信号捕获与同步的数学模型  28-31
  4.4 UWB 信号捕获性能分析  31-34
  4.5 本章小结  34-35
第5章 基于 Gardner 算法的 UWB 定时同步  35-48
  5.1 引言  35
  5.2 Gardner 同步定时恢复技术简介  35-40
    5.2.1 定时误差估计  35-37
    5.2.2 环路滤波器  37-38
    5.2.3 插值滤波器  38-39
    5.2.4 数控振荡器  39-40
  5.3 基于 Gardner 算法的定时同步仿真分析  40-47
    5.3.1 Gardner 算法同步定时恢复方案  40-41
    5.3.2 实验仿真结果分析  41-47
  5.4 本章小结  47-48
结论  48-49
参考文献  49-54
致谢  54

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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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