1、脈沖超寬帶(Impulse Radio-Ultra Wideband,IR-UWB)由于其具有數據傳輸速率高、抗多徑衰落能力強、低功耗、定位精度高、系統(tǒng)結構簡單和成本低等優(yōu)勢，已成為短距離無線個域網(Wireless Personal Area Network,WPAN)最有力的物理層候選技術之一。
　　對于無線通信系統(tǒng)來說，為了滿足一定的性能要求，接收端需收集多徑信號能量，以提高接收端的信噪比，碼間干擾(Inter Symbol

2、 Interference,ISI)嚴重導致系統(tǒng)性能惡化時，還需考慮對ISI的抑制。有別于采用連續(xù)載波調制的傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)，IR-UWB系統(tǒng)采用極窄脈沖傳遞信息，由于非連續(xù)的窄脈沖的電波傳播特性不同于傳統(tǒng)窄帶連續(xù)信號，因而與傳統(tǒng)窄帶信道相比，超寬帶(Ultra Wideband,UWB)信道具有很大不同。體現(xiàn)在以下三個方面，UWB室內信道具有密集多徑性、頻率依賴性和環(huán)境相關性，給多徑信號能量收集和ISI抑制帶來了更大的困難。本文結合室

3、內UWB信道的特性及接收脈沖信號的特征研究了多徑信號能量收集和ISI抑制問題，力求予以有效解決，論文的主要研究內容如下：
　　第一，UWB室內信道特性對接收性能的影響。多徑信號能量收集和ISI抑制是影響系統(tǒng)接收性能的兩個重要部分，為了滿足一定的接收性能，需考慮有效收集多徑信號能量和ISI抑制，這兩個問題均與信道有關。與傳統(tǒng)窄帶信道不同，UWB室內信道具有密集多徑性、頻率依賴性和環(huán)境相關性。本章首先分析了密集多徑性、頻率依賴性和環(huán)境

4、相關性對多徑信號能量收集和ISI抑制帶來的影響，并結合現(xiàn)有的解決方案，指出了現(xiàn)有方案的不足之處。而后給出UWB室內信道模型，作為后續(xù)章節(jié)研究的基礎。
　　第二，多徑信號能量收集問題研究。對于IR-UWB系統(tǒng)來說，為了滿足一定的性能要求，接收端需收集多徑信號能量以提高接收端的信噪比。受UWB信道密集多徑性和頻率依賴性的影響，脈沖信號的能量散落在大量的多徑信號中，多徑數有幾十甚至上百條，而且每一徑脈沖波形的失真情況不同，給有效收集多徑

5、信號能量帶來很大的困難?？紤]密集多徑性和頻率依賴性帶來的影響，在現(xiàn)有收集多徑信號能量的方案中，較好的方案是首先估計合成脈沖多徑信道，而后以之為模板對接下來的脈沖信號進行匹配，以實現(xiàn)對多徑信號能量的收集。估計精確度嚴重影響多徑信號能量收集的效果，估計越準確，以之作為模板匹配脈沖信號波形的效果越好，因而能更有效地收集多徑信號能量。平均方法是一種較好的估計合成脈沖多徑信道的方法，其以平均多個接收到的導頻脈沖波形估計合成脈沖多徑信道，能達到一定

6、的估計精確度。但對平均方法來說，導頻脈沖發(fā)送間隔受UWB信道延遲擴展時間限制，因而其估計合成脈沖多徑信道需花費較長時間。針對此問題，本文提出了一種基于最近鄰居(Nearest Neighbor,NN)準則的合成脈沖多徑信道估計方法。該方法從發(fā)送極性相反脈沖，接收到的脈沖信號波形在極性上也是完全相反的前提出發(fā)，根據NN準則，由波形極性不同估計合成脈沖多徑信道，因而對訓練脈沖的發(fā)送間隔要求不高。研究表明相對于平均方法減少估計時間(同時減小訓

7、練脈沖發(fā)送間隔，增加訓練脈沖數)，NN估計方法仍可提高對合成脈沖多徑信道估計的精確度，從而可更有效地收集多徑信號能量，提高接收端的信噪比，取得更好的誤碼率(Bit Error Rate,BER)性能。
　　第三，ISI抑制問題研究。對于IR-UWB系統(tǒng)來說，隨著ISI程度提高，ISI對系統(tǒng)性能影響越來越嚴重，還需要考慮ISI的抑制問題。UWB室內信道是環(huán)境相關的，在不同室內環(huán)境下信道不同，那么相鄰碼元對當前碼元的干擾程度也是不同的

8、，從而使得產生的ISI程度不同，這將給ISI有效抑制帶來影響。在現(xiàn)有ISI抑制研究中，均衡接收機是一種最優(yōu)意義上的接收機，采用分數間隔線性濾波結構，能實現(xiàn)匹配濾波加碼元間隔均衡的作用，可有效抑制ISI。觀察窗口長度是影響均衡接收機抑制ISI的重要參數。對于不同的信道，為了更好地抑制ISI的影響，均衡接收機所需的最優(yōu)觀察窗口長度是不同的。特別是對于實際的系統(tǒng)實現(xiàn)，并不能事先獲知信道信息，這就更加要求接收機能夠根據信道不同自適應地調整觀察窗

9、口長度，以更好地抑制ISI。針對此問題，本文提出一種基于最小均方誤差(Minimum Mean Squared Error,MMSE)標準的可調觀察窗口長度分數間隔線性均衡(Adjustable Observation Window Length-Fractionally Spaced Linear Equalization,AOWL-FSLE)均衡接收機。該接收機能根據信道不同，自適應地調整觀察窗口長度，以達到更優(yōu)的穩(wěn)態(tài)均方誤差(Me

10、an Squared Error,MSE)性能，從而能更有效地抑制ISI，提高系統(tǒng)的BER性能。此外，考慮UWB系統(tǒng)室內的應用環(huán)境，會受到某些電子設備產生的一些大幅值干擾影響，使得室內環(huán)境下的噪聲呈現(xiàn)出明顯的非高斯性，基于MMSE標準的均衡接收機性能將會惡化，由此提出一種基于H∞標準的可調觀察窗口長度(Adjustable observation window length,AOWL)均衡接收機。該接收機能根據信道不同，自適應地調整觀察