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超宽带(UWB)通信具有高带宽,高速率,低发射功率,隐蔽性好,抗多径等诸多优点,因此受到人们广泛的关注[1]。但是其信道环境极其复杂,给接收带来极大挑战。RAKE接收机可以有效地利用超宽带信道的多径分集,利用最大比合并(MRC)或选择性合并(SC)等方案来提高接收信噪比,到达良好的接收性能。然而,RAKE接收机中信道估计是关键,因此也成为本文的重点。
本文首先介绍了超宽带的定义特点,而后给出了超宽带信道的IEEE802.15.4a模型,对几种常用的调制方式,如TH-PPM,TH-PAM,DS-UWB等给予详细的描述,并做了一定的系统仿真。
在第四章中,系统地介绍了脉冲超宽带系统的信道估计方法(假设发射机和接收机之间已经同步)。通常对于脉冲超宽带系统的估计,从执行方法上讲有最大似然准则ML,最小二乘LS,最小均方误差MMSE以及在此基础上改进的线性最小均方误差LMMSE等方法,对于高斯噪声下,LS与ML两种方法可认为是等效的,但是它们有一个共同的缺点就是采样点数非常高(码片chip级),因而计算复杂性相当大,而且需要用到千兆赫兹的A/D转换器。而MMSE的方法要好于LS和ML,但是它的计算复杂性更高,而且需要预先知道信道统计特性,LMMSE复杂性介于MMSE与LS之间,但是它与MMSE一样,需要预先知道信道的统计特性,这给估计带来了相当的难度。
基于以上事实,本文先后提出了两种信道估计新算法,这两种新算法的最大特点就是利用多个预先设计好的巧妙的模板,对接收信号进行帧级(Frame)采样,采样得来的数据可以分解为多个复合信道参数的和,通过用ML估计的方法,估计出信道的复合参数的最大似然估计,然后通过FFT或解方程的形式,求得时域信道参数的估计。这两种算法的采样点数大大降低,计算复杂度也大大降低,而且避免使用了千兆赫兹以上的A/D转换器。这两种算法的唯一区别在于模板的设计不同,效果上不相上下,最后本文给出了仿真结果,可以看出提出的这两信道估计算法的有效性。