具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)，包括脈沖捕獲電路，脈沖捕獲電路連接幀捕獲模塊，脈沖捕獲電路連接門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊，門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊分別連接Barker碼滑動(dòng)電路和LS信道估計(jì)模塊，所述Barker碼滑動(dòng)電路的另一端連接幀捕獲模塊，LS信道估計(jì)模塊連接相位跟蹤模塊，相位跟蹤模塊連接脈沖捕獲電路。本實(shí)用新型在使用鎖相環(huán)電路捕獲超寬帶系統(tǒng)脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)幀進(jìn)行捕獲，并通過(guò)類(lèi)似與信道估計(jì)的方法LS實(shí)現(xiàn)相位跟蹤，達(dá)到超寬帶系統(tǒng)信號(hào)接收的整體同步效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)線(xiàn)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的超寬帶(UWB)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)已經(jīng)成為短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)研究的熱點(diǎn)。超寬帶通信的定義是信號(hào)帶寬與中心頻率比大于1/4。它與窄帶通信方式相比，具有頻帶寬、功率低、抗干擾、抗多徑和多址容量大等特點(diǎn)。
[0003]一般的超寬帶系統(tǒng)均假設(shè)已知發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間準(zhǔn)確的傳播時(shí)延，收發(fā)雙方完全同步，而任何系統(tǒng)收發(fā)雙方必然存在同步誤差。在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的同步是進(jìn)行信息傳輸?shù)那疤?，同步性能的降低?huì)直接導(dǎo)致通信系統(tǒng)性能的降低，甚至使系統(tǒng)不能正常工作。因此，人們花費(fèi)了大量的精力和財(cái)力來(lái)研究系統(tǒng)的同步問(wèn)題。在超寬帶通信中，同步問(wèn)題更是一個(gè)重要的實(shí)際問(wèn)題。由于超寬帶通信受窄脈沖的脈寬限制，使得脈沖同步及相位跟蹤的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了難度的增加。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)，在使用鎖相環(huán)電路捕獲UWB脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)幀進(jìn)行捕獲，并通過(guò)類(lèi)似與信道估計(jì)的方法LS實(shí)現(xiàn)相位跟蹤，達(dá)到UWB信號(hào)接收的整體同步效果。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案:這種具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)，包括脈沖捕獲電路，脈沖捕獲電路連接幀捕獲模塊，脈沖捕獲電路連接門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊，門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊分別連接Barker碼滑動(dòng)電路和LS信道估計(jì)模塊，所述Barker碼滑動(dòng)電路的另一端連接幀捕獲模塊，LS信道估計(jì)模塊連接相位跟蹤模塊，相位跟蹤模塊連接脈沖捕獲電路。
[0006]其中脈沖捕獲電路接收信號(hào)的信號(hào)接收器，信號(hào)接收器依次連接低通濾波器、信號(hào)清零模塊、采樣模塊和比較判決控制模塊，比較判決控制模塊連接電壓控制電路。
[0007]由于參考信號(hào)與接收信號(hào)相乘積分時(shí)，無(wú)用的高頻分量對(duì)積分有較大影響，進(jìn)而影響VCO的工作，造成模擬不穩(wěn)定，時(shí)常出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象。因此，我們?cè)诔朔ㄆ髋c積分器之間加入I個(gè)低通濾波器，除去高頻分量的影響，不再出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象。另外，原電路在乘法器后有I個(gè)開(kāi)關(guān)，選通的時(shí)間為脈沖寬度，以去除選通時(shí)間外的噪聲，提高信噪比。
[0008]本實(shí)用新型有益的效果是:本實(shí)用新型在使用鎖相環(huán)電路捕獲超寬帶系統(tǒng)脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)幀進(jìn)行捕獲，并通過(guò)類(lèi)似與信道估計(jì)的方法LS實(shí)現(xiàn)相位跟蹤，達(dá)到超寬帶系統(tǒng)信號(hào)接收的整體同步效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0011]參照附圖:這種具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)，包括脈沖捕獲電路，脈沖捕獲電路連接幀捕獲模塊，脈沖捕獲電路連接門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊，門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊分別連接Barker碼滑動(dòng)電路和LS信道估計(jì)模塊，所述Barker碼滑動(dòng)電路的另一端連接幀捕獲模塊，LS信道估計(jì)模塊連接相位跟蹤模塊，相位跟蹤模塊連接脈沖捕獲電路。
[0012]其中脈沖捕獲電路接收信號(hào)的信號(hào)接收器，信號(hào)接收器依次連接低通濾波器、信號(hào)清零模塊、采樣模塊和比較判決控制模塊，比較判決控制模塊連接電壓控制電路。
[0013]同步跟蹤功能中的脈沖捕獲電路如附圖1中虛線(xiàn)框所示，信號(hào)接收器的輸入信號(hào)ff(t)=S(t)+n(t),S(t)是高斯函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)，能量為Ep，n(t)是均值為0，功率譜密度為
^的高斯白噪聲。相關(guān)接收機(jī)的輸入信號(hào)與本地參考信號(hào)V(t)相乘積分，在乘法器與積分器之間加入I個(gè)低通濾波器，它的作用主要是除去高頻分量的影響，不再出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象。用清零信號(hào)在T時(shí)刻進(jìn)行采樣，相關(guān)接收機(jī)參考信號(hào)V(t) =S (t)時(shí)，接收機(jī)輸出的信噪比SNR達(dá)到最大值，參考信號(hào)V (t) =S (t)稱(chēng)為理想?yún)⒖夹盘?hào)。捕獲過(guò)程中V (t)逐步改變延時(shí)，進(jìn)行采樣保持，并且對(duì)于采樣I和采樣2獲得的AB兩個(gè)信號(hào)通過(guò)比較判決來(lái)控制清零和采樣的時(shí)序，當(dāng)相關(guān)值最大時(shí)，收發(fā)實(shí)現(xiàn)同步。當(dāng)采樣值大于設(shè)定門(mén)限時(shí)，確定脈沖的位置，結(jié)束搜索過(guò)程。然后進(jìn)入 VCO的線(xiàn)性工作區(qū)域。積分器把相差累加，一個(gè)幀周期采樣I次，采樣值作為VCO的控制電壓，調(diào)節(jié)VCO的輸出正弦信號(hào)的相位和頻率，最終捕獲并
鎖定。此時(shí)正弦信號(hào)的周期Xft約為脈沖寬度^的2/3,同時(shí)幀周期是正弦信號(hào)周期的整
數(shù)倍，而且VCO輸出的正弦信號(hào)波峰與脈沖頂點(diǎn)相差半個(gè)周期，即U。
[0014]同步跟蹤功能中的相位跟蹤電路如圖所示，在脈沖捕獲之后，可以利用導(dǎo)頻子載波，采用類(lèi)似于信道估計(jì)的LS算法，來(lái)糾正相位旋轉(zhuǎn)。
[0015]同步跟蹤功能中的LS信道估計(jì)電路主要采用了最小二乘LS信道估計(jì)算法，該算法計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單且能跟蹤信道的快速變化。它是利用室內(nèi)信道延遲時(shí)間短的特性，只保留信道序列前部的有效樣值，而將尾部的噪聲項(xiàng)全部截去，從而最大限度地減少噪聲的影響，提高信道估計(jì)的精度，然后與數(shù)據(jù)符號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)聯(lián)合估計(jì)，跟蹤信道的變化，提高信道估計(jì)的性能。
[0016]同步跟蹤功能中的幀捕獲電路比較簡(jiǎn)單，幀同步碼采用短Barker碼。序列1110010是一個(gè)碼長(zhǎng)為7的經(jīng)典Barker碼。Barker碼具有尖銳單峰特性，在此基礎(chǔ)上Barker碼識(shí)別器是比較容易實(shí)現(xiàn)的。該識(shí)別器的行為可描述為:當(dāng)寄存器內(nèi)的碼元與對(duì)應(yīng)的Barker碼元相同時(shí)，加法器加1，反之加法器減1，并將結(jié)果與設(shè)定的門(mén)限比較輸出示位脈沖。
[0017]同步跟蹤功能中的Barker碼滑動(dòng)電路是用Barker碼相關(guān)器與判決后的信號(hào)作滑動(dòng)相關(guān)，大于幀同步判決門(mén)限即判為幀同步，否則繼續(xù)滑動(dòng)本地Barker碼直到大于門(mén)限為止。
[0018]雖然本實(shí)用新型已通過(guò)參考優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化。
【權(quán)利要求】
1.一種具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)，包括脈沖捕獲電路，其特征是:所述脈沖捕獲電路連接幀捕獲模塊，幀捕獲模塊連接門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊，門(mén)限比較輸出示位脈沖模塊分別連接Barker碼滑動(dòng)電路和LS信道估計(jì)模塊，所述Barker碼滑動(dòng)電路的另一端連接幀捕獲模塊，LS信道估計(jì)模塊連接相位跟蹤模塊，相位跟蹤模塊連接脈沖捕獲電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有同步跟蹤功能的超寬帶系統(tǒng)，其特征是:所述脈沖捕獲電路接收信號(hào)的信號(hào)接收器，信號(hào)接收器依次連接低通濾波器、信號(hào)清零模塊、采樣模塊和比較判決控制模塊，比較判決控制模塊連接電壓控制電路。
【文檔編號(hào)】H04L7/033GK203708264SQ201420093222
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】徐嘯濤, 陳麗琴 申請(qǐng)人:浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院