[发明专利]基于多相滤波码域发送参考Chirp超宽带系统群同步方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及通信领域，特别是一种基于多相滤波码域发送参考Chirp超宽带系统群同步 方法。

二、背景技术

超宽带(UWB，Ultra Wide Band)技术作为一种非传统的、新颖的无线传输技术，通常 采用极窄脉冲(脉宽在纳秒至数百皮秒量级)或极宽的频谱(相对带宽大于20％或绝对带宽大 于500MHz)来传送信息。20世纪60年代，现代意义的超宽带无线传输技术出现在美军战术 通信领域的研究中。2002年，随着美国联邦通信委员会(FCC，Federal Communications  Commission)确定UWB辐射模板，标志着美国军方正式将其解禁，允许UWB民用通信系 统投入使用。

现有超宽带技术体制从信号调制的角度可以划分为脉冲调制和载波调制两大类，其中脉 冲调制方式被称为IR-UWB，载波调制方式则包括MB-OFDM、DS-CDMA、Chirp-UWB等； 从信号检测的角度可以划分为发送参考方式和非发送参考方式两大类，其中发送参考方式的 本质是自相干检测，非发送参考方式则包括相干和非相干检测。

现有的超宽带无线传输技术主要面向近距离、高速率的应用领域，但在诸多应用领域， 需要进一步提高超宽带无线传输的距离。而现有超宽带技术体制主要针对近距离应用提出的， 因此直接应用于中远距离无线传输领域将面临着着诸多困难。具体地讲，随着通信距离的拓 展，超宽带无线传输将主要面临以下突出困难：多径干扰更加严重；系统的性能指标要求与 低功耗、小型化设计之间更加突出；与其它系统的共存性问题将会更加突出；带内其它信号 的干扰将更加严重；现有超宽带系统发射效率低的问题更加突出；现有器件水平成为制约超 宽带技术实用化水平的主要瓶颈，随着通信距离的进一步提高，这一问题将更加突出。

在通信系统中，接收机性能很大程度上受同步性能的影响，系统的同步是接收端正确恢 复出数字信息的前提。同步性能的降低将导致通信系统性能的下降，甚至使得系统无法正常 工作。同样，在Chirp-COTR-UWB系统中，由于收发本振之间的频差以及传输时延等因素的 影响，要实现信号的正确解调，要求精确的同步。

在接收端的系统设计中，如果采用模拟处理方法，其主要的缺陷在于处理不灵活，接收 性能难以满足系统设计的需求。如果采用全数字信号处理方法，假定Chirp-UWB信号的带宽 为500MHZ，要想较好地恢复相关信息，根据奈奎斯特采样定理，必然要求较高的采样率(1GHz 以上)。这就使得系统数字部分的处理压力增大，从而使得实现的复杂度和难度加大。

对于系统的同步过程而言，如果在芯片器件水平允许和合适处理算法的条件下，理论上 可以获得相对精确的定时精度。但是，一方面在现有逻辑器件中，由于受到其工作频率的限 制(目前主流芯片工作频率在百兆量级)，要想获得ns级的精确延时并不容易。另一方面， 在具体实现方式上，由于高采样导致的符号采样点达到数千点，若采用匹配滤波的结构，需 耗费大量的逻辑单元；若采用滑动相关处理算法，由于多个周期细搜索导致同步时间过长。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术不足，本发明之目的就是提供一种基于多相滤波码域发 送参考(Chirp超宽带系统群同步方法，可有效解决中远距离超宽带通信中接收信号定时同步正 确解调的问题，其解决的技术方案是：

1、在初始状态下产生线性调频Chirp信号，该信号为：

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

式中，a(t)是Chirp信号的包络，常用矩形脉冲，当|t|＜T_A/2时，a(t)＝1；其它a(t)＝0， T_A为脉冲宽度，f₀是Chirp信号的中心频率，B＝|μ|T_A为Chirp信号的带宽，μ为线性调频 的斜率，μ＞0称为正向(UP)线性调频脉冲，其瞬时频率不断增加；μ＜0称为反向(DOWN) 线性调频脉冲，其瞬时频率不断减少；

由Chirp信号再产生本地线性调频Chirp-UWB信号；

2、接收天线接收到的Chirp-UWB信号和本地产生的Chirp-UWB信号，通过相乘完成信号的 解线调过程，得解线调后的信号；