[发明专利]一种实现脉冲超宽带信号突发采样的方法及接收装置

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及IR-UWB技术，具体的说是通过应用能量检测和突发采样技术相结合实现IR-UWB信号的接收方法及其接收装置。

背景技术

UWB无线电技术是一种新型的无线通信技术，它有两种定义方式：1)信号的10dB带宽W≥500MHz；2)信号的相对带宽fH-fLfc≥0.25,]]>其中，f_H和f_L分别表示低于信号最大发射10dB处的高端和低端频率，f_c＝(f_H+f_L)/2。由于没有限定信号的时域波形特征，因此，有多种类型UWB信号，其中IR-UWB是其中最主要的一类。

IR-UWB与传统的基于正弦载波为信息载体的连续波传输方式相比，在信号产生、信道特性、调制解调、信道同步和以及实际应用等方面都存在很大的差别。IR-UWB具有对信道衰落不敏感、抗多径、信号隐蔽性强、传输速率高、定位精度高、空间容量大、穿透能力强和系统复杂度低等众多优点，使得其在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像和武器控制等众多领域具有很强的竞争力和广阔的应用前景。

在IR-UWB通信中，发射机发射单周期亚纳秒级脉冲，脉中与脉冲的间隔是可由跳时码(伪随机码)来控制和改变的，通过引入跳时码可以平滑IR-UWB信号频域特性和提高系统抗干扰能力。跳时码设计得好坏在很大程度上决定了UWB系统的性能，其设计标准为，系统不同用户间的脉冲碰撞尽可能少和系统容纳的用户要尽可能的多。

IR-UWB系统是用很窄的且占空比极低的亚纳秒级窄脉冲来传输消息，为了保证UWB脉冲能量的有效辐射，希望其直流分量为零，所以经常采用高斯波形脉冲及其n阶导数波形脉冲来作为超宽带窄脉冲的时域波形。IR-UWB系统可采用多种扩频调制方式，若IR-UWB系统采用扩频方式采用跳时扩频调制方式，此时IR-UWB被称为TH-UWB；若扩频方式采用BPSK直接序列扩频，此时系统被称为DS-UWB系统。当然IR-UWB系统可同时采用跳时和BPSK直接序列扩频，此时系统可被称为TH-DS-UWB系统。式(1)给出了TH-DS-UWB信号的时域表达式为：

其中E_b为比特能量；N_f为表示一个信息符号所使用的脉冲个数；d_j mod Nf为发送的信息符号，当系统为二进制时其中x表示不大于x的最大整数；PN_j mod Nf为系统采用的扩频序列，下标j mod N_f表示求余运算；p(t)是UWB信号的脉冲；T_f为两个相邻脉冲的平均时间间隔(在IR-UWB系统中通常被称为‘帧’)；c_j∈{0，1，…，N_c-1}为跳时码，其中N_c为跳时码的长度；T_c表示脉冲p(t)的持续时间，为充分利用跳时码的增益，通常需要N_c，T_f和T_c满足N_c＝T_f/T_c＞＞1；ε_j表示发送端产生脉冲p(t)的定时抖动；τ表示传输时延。当不考虑跳时或不考虑BPSK直接序列扩频时，式(1)可简化为DS-UWB或TH-UWB。