改进型DS-TWR的UWB煤矿井下定位方法研究

提出基于改进双边双程测距算法的超宽带煤矿井下定位系统,对双边双程测距算法进行了优化,实现了标签和多个基站同时测距,缩短了测距时间,加快了定位速度;采用卡尔曼滤波对测量到的距离进行滤波处理,提高了测距的精度和稳定性。实验结果表明,定位系统的定位精度可达到厘米级,在模拟煤矿井下环境中(地下通道),平均误差在20 cm内,最小误差为11.06 cm;在室内环境中的平均误差为14 cm内,最小误差为6.49 cm。

DS-UWB通信系统的信号兼容性分析

采用超宽带(UWB)技术的无线通信系统,在实现对无线电频谱资源的充分利用的同时,也成为传统窄带系统的一种潜在干扰源.首先,通过对直扩超宽带(DS-UWB)信号功率谱密度的研究,分析了DS-UWB对典型窄带系统的干扰.其次,研究了DS-UWB信号功率谱密度的典型包络形式,已调信号功率谱的连续、离散成分和脉冲重复频率(PRF)对信号功率谱的影响,进而提出并讨论了合理设计伪码形式和选择PRF参数以减轻干扰影响的初步方案,最后讨论了DS-UWB与受扰系统的共存性.

DS-UWB信号伪码周期的谱估计

针对接收端接收到缺乏先验知识的超宽带信号以后,如何确定其伪噪声(PN)码周期的难题,提出了一类基于信号功率谱二次处理的方法。该方法首先对直接序列扩频超宽带信号的功率谱进行估计,然后把估计出的信号功率谱作为输入信号再求功率谱,发现信号的二次功率谱脉冲位置与PN码周期密切相关,将本方法运用于非合作方式通信信号估计场合,只要检测出其相邻脉冲峰值的间隔就能估计出PN码的周期。最后通过计算机模拟程序验证了该方法在较低的输入信噪比条件下与理论分析结果一致,显示了该方法的有效性。

微弱DS-UWB信号的盲估计方法研究

介绍了直接序列超宽带(DS-UWB)信号的信号模型及其时域表达式,提出了用DS-UWB信号的相关矩阵特征分解的方法来解决在低信噪比下DS-UWB信号伪码和相关参数盲估计的问题。该方法可以在一个算法中同时实现码同步和伪码序列的恢复,大大减小了估计的复杂度和相位模糊度。理论分析和仿真实验都证明了该方法在低信噪比下的有效性。

基于修正码片波形的DS-UWB系统同步算法研究

提出一种基于修正码片波形自相关方案的DS-UWB系统同步算法;首先利用并行相关器组,采用等间隔码片波形能量累积的方法来修正本地相关码片波形模板首先获得系统的码片同步,然后在已知码片同步的基础上利用PN码滑动相关捕获方法获得系统的PN码同步;仿真结果表明,在系统用户数为5,扩频增益为9时,算法的同步时间为2.5μs,与"多径超宽带系统同步时间在ms级"的结论不同,该算法能够实现μs级的同步;该方法是一种能够适应UWB多径信道环境的行之有效的DS-UWB系统同步捕获算法。

多用户DS-UWB信号的伪码周期估计

在单用户直接序列超宽带（DS-UWB）信号的伪码（PN）周期估计的基础上,采用信号功率谱二次处理的方法,实现了多用户DS-UWB信号的PN码周期盲估计。该方法对接收信号的功率谱进行二次谱处理,最后得到的二次谱就会在接收的多用户DS-UWB信号的PN码周期整数倍处出现一系列的尖峰脉冲,通过检测这些脉冲的间距就可以得到PN码周期的估计。通过理论推导表明了该方法的可行性,利用计算机仿真,验证了多用户DS-UWB信号在PN码周期的整数倍确实存在二次功率谱的脉冲串,这些脉冲串还具有类似高斯脉冲二次功率谱的形状。同时,仿真实验也验证了该方法能够在较低的输入信噪比条件下良好地工作。

基于一类SVM贝叶斯算法的DS-UWB系统多用户检测研究

在多径多址条件下,用户自身的前后符号之间会产生码间干扰,同时各用户之间会产生多址干扰,从而给用户信号的正确检测带来极大困难。提出了一种基于一类支持向量机贝叶斯分类器的DS-UWB系统多用户检测算法,证明了基于径向基核函数的一类SVM的分类函数归一化为密度函数,并将所得的概率密度函数用于构造贝叶斯分类器。仿真实验表明,在UWB信道环境下本算法的误码率性能明显优于最小均方误差(MMSE)检测和解相关检测等线性检测算法。相比传统SVM算法,本算法所需的核运算量和存储空间要小得多,有效地降低了运算负载,抑制了多址干扰。

多径环境下接收DS-UWB信号的PN序列周期盲估计

经过密集多径信道的直接序列超宽带(DS-UWB)信号形式变得非常复杂,这给信号的伪随机(PN)序列周期的盲估计带来了困难。基于信号功率谱二次处理,对信号的功率谱进行估计,然后将估计的功率谱作为输入再求取功率谱,最后得到的二次谱就会在接收的DS-UWB信号的PN序列周期的整数倍处得到一序列的尖峰脉冲,通过估计这些脉冲的间距就可以得到PN序列周期的估计。推导得出的接收的DS-UWB信号的二次谱的表达式表明了该方法的可行性,同时为了增强估计性能,使用了二次谱平均累积方法。仿真实验验证了该方法能够在较低的输入信噪比条件下良好地工作。

DS-UWB系统中一种抑制窄带干扰的多天线接收机

直接序列扩频超宽带(DS-UWB)系统采用窄脉冲和扩频技术能够与其它无线电系统共存,但是,在进行系统设计时,必须对同频段系统的干扰加以抑制。文中在存在窄带干扰的情况下,提出一种自适应多天线Rake接收机,通过自适应调整天线合并权向量来抑制窄带干扰对系统的影响,并通过仿真实验与现有抑制窄带干扰接收机进行比较。理论分析与仿真结果表明,该接收机具有较好的环境鲁棒性,并且能够一定程度上抑制窄带系统对DS-UWB系统的干扰,保证系统接收性能。

DS-UWB信号的谱相关分析及码片宽度估计

给出了直扩超宽带(DS-UWB)信号模型,详细分析了DS-UWB信号的循环平稳性和利用谱冗余估计码片宽度的方法。最后,严格推导出了DS-UWB信号的循环谱密度函数。仿真实验显示:DS-UWB信号具有循环平稳性,由于它的单脉冲时域波形不同,它的循环谱密度函数和传统的脉幅调制PAM信号有很大的不同;在较低信噪比时,码片宽度能够完全准确地估计出来。

DS-UWB信号参数估计的自相关算法

利用DS-UWB信号周期平稳的特性,根据DS-UWB信号与高斯白噪声在自相关域上的差异,提出了一种DS-UWB信号参数估计的自相关算法。该算法可以在自相关积分时间不同的情况下,准确地估计DS-UWB信号伪码周期和伪码码片宽度,为下一步实现DS-UWB信号的细微特征分析提供了参考。理论分析和仿真实验都证明了该方法在低信噪比下非常有效。

DS-UWB在家庭网络中的应用

家庭网络可以在家庭区域内,融合各类数字电子设备,将业务和功能集于一体,为家庭用户打造无所不在的数字化个性空间。在IEEE1394b基础上,家庭网络无线系统引入频谱利用率高效的超宽带(UWB)脉冲无线电技术,可提供具有灵活性和移动性的宽带无线接入。基于直扩序列超宽带(DS-UWB)直接序列无线脉冲高宽带传输技术的家庭网络能连接众多电子娱乐设备,无隙缝地扩展家庭无线通信环境,提供互操作功能和多媒体业务。

基于完全互补码的DS-UWB无线通信系统性能

基于完全互补码极好的相关特性,采用其作为扩频码,提出了基于完全互补码的DS-UWB系统模型。为了多个用户使用该系统,其中发射端采用码片移位方式实现。接收端则采用相关接收机解调用户信息。N路接收信号分别相关运算后叠加并进行判决,对前后码元的关联性使得系统性能有很大提高。在AWGN环境下和802.15.3a推出的UWB信道模型(CM2)下,对单用户和4用户情况下该模型的误比特率性能与采用Gold码和Walsh码时的性能进行了仿真分析。从仿真结果可以看出,采用完全互补码的DS-UWB系统性能有显著提高。

实际室内信道DS-CDMA UWB系统盲多用户检测技术研究

提出一种基于常模算法(CMA)的实际室内信道下DS-CDMA UWB系统盲多用户检测方法.该算法采用两步接收方法,第一步,通过分析期望用户特征码具有特殊的结构,压制部分ISI和MAI;第二步在CMA的基础上,消除残留的MAI和ISI,期望用户的信息码元可靠的恢复.计算机仿真显示在考虑远近效应的情况下该算法具有很好的性能.

DS-CDMA UWB系统中基于能量比较的TOA估计算法

针对DS-CDMA UWB(direct sequence code division multiplexing access ultra wide bandwidth)系统,提出了基于能量比较的TOA估计算法,该能量门限值由归一化值、最大和最小抽样能量决定.在不同的信噪比下,自适应地选择归一化值,能使TOA的估计误差最小.仿真结果表明,该方法是可行的.

抑制DS-UWB多径干扰的RAKE-MLSE接收机

为达到高数据速率,直接序列超宽带(DS-UWB)系统通常使用低扩频增益,在密集多径信道中这可能会增强多径干扰(MPI)从而降低系统的性能。文中将最大序列似然估计(MLSE)引入DS-UWB接收机结构中来抑制MPI。推导了DS-UWB信号的MLSE公式,作为MLSE算法的近似提出采用RAKE-MLSE接收机结构来降低计算复杂度。使用Viterbi算法实现了该接收机,并在IEEE802.15.3a建议的室内信道中对一个DS-UWB系统进行仿真。仿真结果表明该接收机较一般RAKE接收机性能有很大提高。

IEEE802.15.3a信道中DS-UWB的多径干扰分析

UWB主要应用于密集多径室内信道中,多径干扰(MPI)是系统的主要干扰来源之一。分析了IEEE802.15.3a信道中直接序列UWB(DS-UWB)多径干扰的性质。通过精确考虑每条多径带来的干扰,提出了多径干扰呈高斯分布的假设,并根据信道模型的特性给出了一种简单的估算多径干扰方差的方法。在此基础上计算了匹配滤波器接收机的错误概率并与计算机仿真值做了对比,结果表明二者较为吻合。

DS-UWB信号的四阶累积量检测

分析了基于四阶统计量切片检测直接序列超宽带(DS-UWB)信号理论和利用切片估计码片宽度的可行性。对于基于四阶统计量不同切片的检测性能做了有效的仿真分析,在仿真实验中得出不同切片在选择不同的延迟时具有不同的检测性能,四阶累积量的2-D切片延迟为零时能获得最好的检测性能。最后通过仿真实验得出:基于四阶统计量切片估计码片宽度能够在较低信噪比下估计出码片宽度。

理想功率控制多用户DS-UWB信号捕获性能分析

分析了理想功率控制的多用户环境下DS-UWB系统采用串行搜索策略的捕获性能.对于多用户干扰,当干扰用户多时,根据中心极限定理,检测器输出端的多用户干扰可近似为一个高斯随机变量,推导了一定干扰用户下系统检测概率和虚警概率的闭合表达式,在给定的信噪比和一定的捕获门限下,求出捕获时间的均值和方差.数值结果表明,不同数目的多用户干扰下,系统的最佳平均捕获时间近似相同.

DS-UWB中的一种基于检测反馈-存储的门限值设置方法

研究了直扩超宽带通信系统的关键技术——定时捕获系统,提出了一种基于检测反馈和存储的门限值设置方法,理论分析和仿真结果表明该方法能有效地提高直扩超宽带同步系统的定时捕获概率,大大减少平均定时捕获时间,具有很强的抗定时抖动性能。