專利名稱：正交載波超寬帶同步系統方案的制作方法
技術領域：
本發明專利是一種超寬帶(UWB)通信同步系統，尤其將正 交載波調制技術引用到了其中。
背景技術：
目前市場上常見的超寬帶設備的同步，通常是基于"同步頭 +信息信號"的信息結構，其具有技術簡單，成本低等優點，但 同樣也有收發信時間長、功耗高等缺點，并不適用于超寬帶的低 功耗高同步精度的要求。
超寬帶技術是一種利用極窄脈沖傳輸數據的帶寬極寬的無 線通信技術。主要優勢是通信帶寬極寬、抗多徑衰落能力強、 隱蔽性好。超寬帶技術中使用極窄脈沖傳輸數據，因而具有抗干 擾能力強、保密性好的優點，同時還具有低功耗、低成本、靈活 安全和電磁污染小等特點。超寬帶技術的特點可以歸納為以下幾 點
*頻帶寬；
*傳輸速率高； *功率低，功耗小； -*抗多徑能力強； *定位\定時精度高； *超寬帶收發機結構簡單，成本低；*穿透能力強；
現行的超寬帶同步技術和常用的無線同步技術一樣，使用的 是"同步頭+信息信號"的信息結構；具體的超寬帶同步技術包 括以下幾種
基本滑動相關捕獲方法；
最大似然捕獲方法；
序列搜索法；
忙信道相關法等。 而這些同步方法的信號結構均是同步頭(訓練序列)+信息 信號，這種結構發送的數據包長，發射和接收信息的時間長，功 耗大，不利于超寬帶小功耗的特點。而我們希望可以在傳輸同步 頭的同時傳輸信息信號，并且提高系統的同步性能，因此我們使 用正交載波調制來實現這一方案。
一般來說，正交載波調制的作用是提高頻鐠利用率，而超寬 帶本身的頻譜范圍就很寬，所以正交載波調制在這個方面對于超 寬帶來說沒有很重要的意義。但是對于超寬帶來說，精確的脈沖 同步是很重要的。超寬帶通信系統采用發送前同步碼的方法來實 現同步，但由于使用的前同步碼長度有限，所以在噪聲或多徑效 應干擾下仍然有可能找不到同步頭，從而無法解調出傳送的信息 信號。所以考慮可以在應用前同步頭的基礎上再加一重保證措 施，使得同步精度可以進一步提高。這時我們使用正交載波調制 中載波的正交特性將超寬帶信號和同步頭做正交聯合調制，那么可以進一步保證同步的精確性。
從QPSK、 QAM等正交調制技術可以看出，將信號分別調制應
用了正交載波的正交特性，而這種特性正是正交波形調制的理論 基礎和保證。現在要在超寬帶系統中應用這種正交波形調制技術
來提高同步精度，我們希望可以在其中 一路發射信號上留出同步 頭，這樣可以在解調時以盡量小的代價和時間來完成系統的同 步。因此不能在發射端將同步頭和信息信號一起串并變換分別調 制，所以最后將超寬帶的同步碼和信息信號分別調制在正交載波 上。
正交波形調制的超寬帶信號不僅可以提高系統的同步精度 以及增加一定的頻譜利用率，同時由于系統可以同時傳送信息信 號和同步信號，加大了數據吞吐速率，因而還可以起到提高系統 數據傳送速率、節約能量的作用。
正交栽波超寬帶技術的這些優勢，為其在提高超寬帶系統同 步性能的應用提供了條件。
發明內容
本專利的目的是提供一種超寬帶同步系統，為了達到減少系 統收發信時間、降低超寬帶設備功耗以及提高系統同步精度的目 標，本系統運用正交載波調制技術，具有同步精度高、系統收發 信時間短的特點，為提高超寬帶系統同步性能提供了前所未有的 技術基礎。在充分分析超寬帶技術以及正交載波調制技術特點的基礎 上，本專利提出了基于正交載波調制的超寬帶同步系統方案，主
要達到以下目的
*利用正交載波調制技術對超寬帶發射信號進行調制，提供 從高同步性能的超寬帶系統。
*發射端負責將同步頭和信息信號利用正交載波調制技術 調制為發射信號。
*接收端利用正交載波的正交性將接收到的信號解載波。 *在接收端，完成了對正交載波的解載波之后，使用本地信 號模板做滑動相關，尋找同步頭。
*完成同步之后，利用找到的信道參數完成對信息的檢測。 本專利所采取的技術方案如下
正交載波超寬帶同步系統，由發射信號端、通信信道和接收 信號端組成，發射信號端將同步頭和信息信號分別調制到兩路正 交載波上，將其合為一路作為發射信號傳輸；當信號經過信道受 到噪聲和信道時延的影響后，信號接收端首先利用正交載波的正
交性完成解正交載波，然后在調制了同步頭的那一路信號上完成 針對同步頭的滑動相關檢測；完成同步的同時完成信道檢測，之 后將檢測出的信道特性用于另 一路信號的信息解調中，解調出所 需的信息信號，完成通信的要求。 系統各組成部分說明如下
(l)信號發射端利用高斯一階導和高斯二階導做正交載波，分別調制同步頭與信息信號，合成后發射，具有以
下功能
a脈沖成形采用的是超寬帶chirp信號；
b正交調制將信息信號與同步頭分別調制在正交栽波
上，再合成為一路；
c信號發射實現調制完成的信號的發射功能。
(2) 通信信道傳輸信號所要經過的信道。
a信號經過通信信道傳輸后會產生傳輸時延體現在接收 信號上；
b在兩徑通信信道中，信號會存在多徑問題； c信號在傳輸中會受到噪聲的干擾。
(3) 信號接收端
a利用正交載波的正交性對接收信號進行解載波； b對于同步頭做滑動相關，完成信號的同步和信道測量； c將信道特性用于信息的解調中，完成通信的任務。 仿真!Hi結果說明如下 *圖2是仿真具體應用的正交載波的波形，即高斯一階導和 高斯二階導波形。圖3和圖4分別是AiL射端的同步碼 序列和待發射的信息碼序列。而經過正交載波調制后的波 形圖如圖5所示。而經過信道后在接收端解調出來的信息 信號如圖6所示。由此我們可以看出該系統可以^艮好的完 成信息信號和同步頭同時傳輸的過程。*圖7是使用了正交栽波調制和一般的使用"同步頭+信息
信號"信號結構的同步性能比較圖，從中我們可以看到正
交栽波系統的同步性能有4艮大的提高。 綜上所述，超寬帶(UWB)通信同步系統創新點如下 *本通信同步系統采用了正交栽波超寬帶技術，可以大幅度
的提高系統的同步性能，并且減少^信時間。
本通信同步系統由于同步性能高，功耗小，從而十分適合
超寬帶系統。
*本通信同步系統首次將正交栽波調制應用在超寬帶同步 技術中，使用正交載波的正交性和同步頭滑動相關聯^ 證系統的同步性能。
附困說明
為了使本發明容易理解和實現，現在通過參考附困進行說 明，附圖中相似的附圖標記是指所有各個視圖中同樣的或功能相 似的部件。這些附圖和下面的詳細說明一起被包含進來并形成說 明書的一部分，以進一步解釋各種原理和優點，其中
圖l是超寬帶通信同步系統框圖，示意了由正交調制同步與 信息信號到完成整個系統的同步與通信的全過程。
圖2為仿真具體應用的正交栽波的波形，即高斯一階導和 高斯二階導波形。
圖3經脈沖形成后，發射端的同步碼序列4經脈沖形成后，待發射的信息碼序列圖。 圖5經過正交栽波調制后的波形圖。
圖6經過信道后在接收端解調出來的信息信號，由此我們 可以看出該系統可以4艮好的完成信息信號和同步頭同時傳輸的 過程，
圖7為使用了正交栽波調制和一般的使用"同步頭+^息信 號"信號結構的同步性能比較圖，從中我們可以看到正交栽波系 統的同步性能有很大的提高。
具體實施例方式
超寬帶通信同步系統，核心部分是信號的正交調制與同步解 調兩個部分。
參考
圖1，超寬帶通信同步系統由發射、信道以及接收三個 部分組成。同步頭與信息信號在發射端調制了之后發射入信道, 在接收端再利用正交性完成同步解調，從而達成通信的目的。
權利要求
1. 正交載波超寬帶同步系統由信號發射端、通信信道和信號接收端組成，其特征是在發射端對信息信號和同步頭進行正交調制，在接收端完成同步解調。
2. 系統完成同步的方法，其特征在于所述方法應用了正交載 波調制技術。
3. 如權利要求2所述的調制方法，其特征是利用正交載波調 制將同步頭與信息信號合為一路傳輸，其方式如下首先將 同步頭與信息信號分別調制在兩路正交載波上，再將兩路調 制后的信號相加，所得即為需傳輸的信號。
4. 如權利要求2所述的解調方法，其特征是利用正交載波的 正交性將接收到的信號分別乘以調制時使用的正交載波，這 樣只有乘以相對應的正交載波的那一路信號才可以完成解載波，得到初始信號，混雜在其中的另外一路信號會由于正交 性得到為零，不會影響系統性能。
全文摘要
本發明給出了一種正交載波超寬帶同步系統，通過正交載波調制將同步信號和需要傳送的信息信號分別調制在兩路正交的載波上，然后經過傳輸信道后分別通過解正交載波和針對同步頭的滑動相關解調尋找同步頭，測量信道特性，最后再將這個信道特性用于另外一路的信息信號解調中。這種同步方法具有同步性能優越，收發時間短，減少功耗的優點。該系統由信號發射端、傳輸信道和信號接收端三個部分組成(見附圖)。
文檔編號H04L27/26GK101447964SQ20081011574
公開日2009年6月3日 申請日期2008年6月27日 優先權日2008年6月27日
發明者正 周, 挺 蔣, 陳喬喬 申請人:北京郵電大學