【摘要】：在軍事、公共事業(yè)和商業(yè)通信系統(tǒng)等領(lǐng)域,超寬帶由于具有發(fā)射功率低、穿透能力強(qiáng)、多徑分辨能力強(qiáng)及處理增益高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣闊應(yīng)用。定時(shí)估計(jì)是超寬帶信號(hào)處理中的一個(gè)重要課題。高度周期性的結(jié)構(gòu)使得脈沖和基于多載波的超寬帶信號(hào)表現(xiàn)出高度的循環(huán)平穩(wěn)性,與此相關(guān)的循環(huán)譜特性可以用來(lái)進(jìn)行超寬帶信號(hào)的多種信號(hào)處理任務(wù)。二階循環(huán)平穩(wěn)中的兩個(gè)數(shù)學(xué)工具:循環(huán)自相關(guān)函數(shù)以及譜相關(guān)密度函數(shù)使得循環(huán)譜理論應(yīng)用于超寬帶信號(hào)中的定時(shí)估計(jì)分析成為可能。本論文通過(guò)推導(dǎo)超寬帶信號(hào)TH-PPM和DS信號(hào)的碼片級(jí)和符號(hào)級(jí)延時(shí)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)和譜相關(guān)密度函數(shù)進(jìn)而完成定時(shí)估計(jì)任務(wù)。本論文的超寬帶定時(shí)估計(jì)包括循環(huán)譜定時(shí)估計(jì)和高階矩定時(shí)估計(jì)兩個(gè)部分的研究。其中,循環(huán)譜定時(shí)估計(jì)是針對(duì)碼片級(jí)延時(shí)的超寬帶信號(hào)定時(shí)估計(jì),高階矩定時(shí)估計(jì)則是針對(duì)符號(hào)級(jí)延時(shí)的定時(shí)估計(jì)。首先闡述超寬帶信號(hào)中的高斯脈沖信號(hào);脈沖位置調(diào)制、脈沖幅度調(diào)制、跳時(shí)擴(kuò)頻以及直接序列擴(kuò)頻等擴(kuò)頻調(diào)制方式;然后介紹超寬帶系統(tǒng)中常用的三種定時(shí)估計(jì)方法。接著分析循環(huán)平穩(wěn)理論中的一階、二階循環(huán)平穩(wěn)以及譜估計(jì)的方法。然后進(jìn)行超寬帶信號(hào)的碼片級(jí)延時(shí)定時(shí)估計(jì),在建立TH-PPM和DS信號(hào)模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)其循環(huán)自相關(guān)函數(shù)以及譜相關(guān)密度函數(shù)的表達(dá)式,通過(guò)MATLAB仿真出這兩種信號(hào)的譜相關(guān)密度函數(shù)三維圖,由仿真結(jié)果、參數(shù)設(shè)置計(jì)算和推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行碼片級(jí)的超寬帶信號(hào)定時(shí)估計(jì)。最后的符號(hào)級(jí)延時(shí)定時(shí)估計(jì)是在碼片級(jí)延時(shí)定時(shí)估計(jì)的基礎(chǔ)上,利用三階統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行的推導(dǎo)、仿真和高階矩定時(shí)估計(jì)。通過(guò)仿真計(jì)算,本論文完成了定時(shí)估計(jì)任務(wù),并且利用本論文的研究成果,通過(guò)簡(jiǎn)單的改進(jìn),可以實(shí)現(xiàn)更高精度的定時(shí)估計(jì)。
[Abstract]:Ultra-wideband (UWB) has been widely used in military, public utility and commercial communication systems due to its advantages of low transmission power, strong penetration, high multipath resolution and high processing gain. Timing estimation is an important subject in UWB signal processing. The highly periodic structure makes the pulse and UWB signals based on multi-carrier have a high cyclic stationarity, and the related cyclic spectral characteristics can be used to deal with various signal processing tasks of UWB signals. Two mathematical tools in second order cyclic stationarity, cyclic autocorrelation function and spectral correlation density function, make it possible for the cyclic spectrum theory to be applied to the timing estimation analysis of UWB signals. In this paper, the cyclic autocorrelation function and spectral correlation density function of chip level and symbol level delay for TH-PPM and DS signals of UWB signal are derived to complete the task of timing estimation. The UWB timing estimation in this paper includes two parts: cyclic spectrum timing estimation and high order moment timing estimation. Among them, cyclic spectrum timing estimation is for chip level delay of UWB signal timing estimation, high order moment timing estimation is for symbol level delay timing estimation. In this paper, Gao Si pulse signal in UWB signal, pulse position modulation, pulse amplitude modulation, time-hopping spread spectrum and direct sequence spread spectrum modulation are introduced, and then three common timing estimation methods in UWB system are introduced. Then the first and second order cyclic stationary and spectral estimation methods in cyclic stationary theory are analyzed. Secondly, the chip level delay timing estimation of UWB signal is carried out. Based on the TH-PPM and DS signal models, the expressions of cyclic autocorrelation function and spectral correlation density function are derived. The spectral correlation density function of these two kinds of signals is simulated by MATLAB. The timing estimation of chip level UWB signals is carried out by simulation results, parameter setting calculation and derivation. Finally, the symbol level delay timing estimation is based on the chip level delay timing estimation, and the derivation, simulation and high-order moment timing estimation are carried out by using third-order statistics. Through simulation, the task of timing estimation is completed in this paper, and a more accurate timing estimation can be realized by simple improvement using the research results of this paper.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN911.23

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本文編號(hào)：2419073