DS-UWB系統(tǒng)偽碼迭代捕獲方法設計與實現(xiàn).pdf

1、直接序列擴頻超寬帶(DS-UWB)系統(tǒng)采用低占空比的窄脈寬脈沖序列傳輸信號。在對其偽碼進行同步捕獲時,需要在很短的時間內(nèi)同時完成碼元定時捕獲和偽碼相位捕獲。傳統(tǒng)的同步捕獲算法很難完成這一快速捕獲要求。為了解決這一問題,本文研究將迭代消息傳遞算法(iMPA)應用于DS-UWB系統(tǒng),實現(xiàn)偽碼序列的快速捕獲,并對該算法進行FPGA實現(xiàn)。
　　 本文首先介紹了直擴系統(tǒng)基本原理、UWB基本原理,在此基礎上給出了DS-UWB系統(tǒng)的數(shù)學模型和

2、工作原理,為后文的研究奠定了基礎。
　　 其次,介紹了基于因子圖的iMPA算法,詳細分析了iMPA算法在m序列捕獲中的應用原理。為了進一步提高iMPA算法的捕獲性能,本文從因子圖的結構入手給出了基于冗余因子圖的iMPA算法和基于隱藏節(jié)點因子圖的iMPA算法,并對它們的捕獲性能分別進行了仿真分析。仿真結果表明,采用冗余因子圖的iMPA算法能夠有效提高捕獲概率,加快算法收斂速度;因子圖含有隱藏節(jié)點的迭代捕獲方法與因子圖不含隱藏節(jié)點的

3、迭代捕獲方法相比,捕獲時間降低了一倍。
　　 再次,針對碼元定時誤差對DS-UWB系統(tǒng)iMPA算法的影響,本文采用了一種兩級結構的偽碼迭代捕獲方法(TS-IA):首先在發(fā)射信號中加入周期性的定時捕獲輔助脈沖序列,然后在同步捕獲階段的第一級結構中利用本地輔助脈沖序列模板對接收信號進行滑動相關快速獲取定時同步信息,消除碼元定時誤差,完成碼元定時捕獲;在第二級結構中利用iMPA算法對偽碼相位進行快速捕獲。本文對此算法從捕獲概率和捕獲時

4、間兩方面進行了理論分析與仿真驗證,仿真結果證明此算法可以實現(xiàn)DS-UWB系統(tǒng)偽碼的快速捕獲。
　　 最后,本文對TS-IA算法進行了FPGA實現(xiàn)。在實現(xiàn)的過程中,按TS-IA算法的功能將其劃分為了碼元定時捕獲模塊、iMPA算法模塊、相關與判決模塊。在QuartusⅡ軟件中分別對各模塊進行設計實現(xiàn),并利用ModelSim軟件對各模塊進行功能仿真,然后在QuartusⅡ軟件中將各模塊按照自下而上的方式搭建起來,完成整個算法的設計與實