提高非相干超宽带接收机能量捕获效率的信号处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超宽带无线通信技术领域，设及一种提高非相干超宽带接收机能量捕 获效率的信号处理方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信与网络技术的发展、融合，超宽带(叫tra-wideband，UWB)技术W低 成本、低功耗及良好的时域分辨能力等特点成为一种短距离无线通信解决方案。IEEE 802.15.4a标准采用基于脉冲无线电（Impulse radio，IR)制式的UWB方案。IR-UWB系统具备 精确的定位性能，然而其仍然面临低成本、低功耗等现实要求的巨大挑战。因此，在低码率 场合，更多地是采用复杂度较低、对采样速率要求不高且不需要信道估计的非相干接收机。 目前用于非相干超宽带系统的流行检测技术为能量检测器化nergy detector,ED)和自相 关接收机(Autocorrelation receiver，AcR)。两者都具有结构简单、无需精确同步及信道 估计、性能稳健的特点。
[0003] 其中，能量检测通常与脉冲位置调制（Pulse Positon Modulation,PPM)结合使 用，从而成为一类经典、实用的非相干超宽带接收机；自相关接收机常用于传输参考 (Transmitter Reference ,TR)超宽带系统。为了避免多径传播造成的干扰（Inter-pulse IntederenceJPI)，传统的TR-UWB系统在自相关接收时需要过长的延迟线来隔离参考脉 冲和数据脉冲，W当前的工艺水平难W实现。
[0004] 传输参考脉冲簇（Transmitter Reference pulse cluster,TRPC)信号结构的提 出有效地解决了 TR-UWB系统延迟线过长的问题。TRPC信号具有更加紧凑的脉冲排列结构， 同时W更高的能量效率来补偿IPI的影响，运样使得延迟线大为缩短。近年来，TRPC-UWB系 统已成为一种颇具潜力的非相关超宽带系统。
[0005] 为了进一步提高系统性能，有人提出了一种改进的TRPC信号结构下简称I-TRPC)。但是该系统在自相关接收时没有考虑多径信道延迟，因此在密集多径信道，特别是 延迟较大的非视距多径传播环境下，无法获得满意的能量捕获效率，从而造成系统误码性 能的恶化。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种提高非相干超宽带接收 机能量捕获效率的信号处理方法，该方法能够有效的改善超宽带通信系统的误码性能。
[0007] 为达到上述目的，本发明所述的提高非相干超宽带接收机能量捕获效率的信号处 理方法包括W下步骤：
[000引1)根据原始数据符号建立参考脉冲簇RPCS及数据脉冲簇DPCS，再给参考脉冲簇 RPCS中各参考脉冲RPC及数据脉冲簇DPCS中各数据脉冲DPC后添加零脉冲，其中，参考脉冲 RPC和数据脉冲DPC在一个符号周期Ts内交替重复发送，得到发射端发出的I-TRPC信号S (t);
[0009] 2)所述I-TRPC信号s(t)被发射端发送后经UWB信道到达接收端并通过低通滤波器 进行低通滤波；
[0010] 3)接收端对低通滤波后的接收信号进行自相关接收，得判决变量D(i);
[0011] 4)根据所述判断变量D(i)采用自适应判决口限进行判决，恢复出原始数据符号。
[0012] 参考脉冲RPC及数据脉冲DPC均由至少两个连续的延迟为Td的理想脉冲组成。
[0013] 所述发射端发出的I-TRPC信号s(t)的表达式为：
[0017] 其中，g(t)为延迟为Tr的参考脉冲和数据脉冲的复合脉冲簇，p(t)为有延迟Τρ的正 常脉冲，参考脉冲RPC和数据脉冲DPC中的每一个正常脉冲之间的延迟均为Td，每一个参考 脉冲RPC和数据脉冲DPC的延迟Tr=(Np+Nz)Td，Np和Nz为每一个参考脉冲RPC或数据脉冲DPC 内脉冲的个数和对应的零脉冲的个数，Eb为每一个符号的平均能量，dm为m个发射符号，其 中，dmE {-1，1}，化为每个符号中参考脉冲RPC和数据脉冲DPC重复的次数，Ts为每个符号延 迟的时间。
[0018] 所述接收端接收到的信号为r(t)，其中
[0019] r(t)=s(t)*h(t)+n(t) (5)
[0020] 其中，*代表线性卷积，n(t)代表加性高斯白噪声，h(t)为多径信道冲激响应，
，Κ为可识别的路径数，ak和Tk分别为第K路多径分量的复衰落系数 和到达延时，Ts > 2化TrWmax，Tmax为信道的最大多径延时。
[0021] 判决变量D(i)的表达式为：
[0022]
[0023] 其中，Τι = Td+Ti，T2 = (2化-1 )Td+化+Τρ，Τι和化分别为改进后的自相关积分的起始 点和结束点，Tr为每个参考脉冲RPC或数据脉冲DPC延迟的时间。
[0024] 本发明具有W下有益效果：
[0025] 本发明所述的提高非相干超宽带接收机能量捕获效率的信号处理方法在处理过 程中，在接收端进行自相关接收时考虑信道延迟改善积分区间得判决变量D(i )，并通过自 适应判决口限进行判决，从而改善非相干超宽带通信系统的误码性能。相比现有的TRPC系 统与I-TRPC系统，本发明得到的F-iTRPC系统在误码性能方面能够得到明显改善。另外，本 发明能够推广至化PM-UWB系统，NC-PPM系统不需要阔值判决，只进行能量积分区间的优化， 也可得到类似的效果。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的系统模型；
[0027] 图2为1-了1??(：系统与。-口1??(：系统^及原始的了1??(：系统在^邸802.15.4曰信道模型 1环境下分别采用零阔值判决和自适应判决的误码性能对比图；
[0028] 图3为1-了1??(：系统与。-口1??(：系统^及原始的了1??(：系统在^邸802.15.4曰信道模型 2环境下分别采用零阔值判决和自适应判决的误码性能对比图；
[00巧]图4为1-了1??(：系统与。-口1??(：系统^及原始的了1??(：系统在^邸802.15.4曰信道模型 8环境下分别采用零阔值判决和自适应判决的误码性能对比图；
[0030] 图5为I-NCPPM系统与F-iNCPPM系统W及原始的NC-PPM系统在IE邸802.15.4a信道 模型1环境下的误码性能对比图；
[0031] 图6为I-NCPPM系统与F-iNCPPM系统W及原始的NC-PPM系统在IE邸802.15.4a信道 模型2环境下的误码性能对比图；
[0032] 图7为I-NCPPM系统与F-iNCPPM系统W及原始的NC-PPM系统在IE邸802.15.4a信道 模型8环境下的误码性能对比图；
[0033] 图8为本发明流程框图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明做进一步详细