[发明专利]一种超宽带无线电的快速时延估计算法

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带(UWB)无线电技术，具体是一种超宽带无线电的快速时延估计算法。

背景技术

超宽带无线电技术(UWB)是一种非传统的、新颖的无线传输技术，它通常采用极窄脉冲(脉宽在纳秒至皮秒量级)或极宽的频谱(相对带宽大于20％或绝对带宽大于500MHz)传送信息。相对于传统的正弦载波通信系统，UWB无线通信系统具有高传输速率、高空间频谱效率、高测距精度、抗多径干扰、低功耗、低成本等诸多优点。UWB无线电信号抗干扰能力强以及对多径的高分辨能力，使UWB技术非常适合于室内定位环境。

超宽带直接发射脉冲，具有非常高的时间分辨率，从而可以精确估计信号传输时延，因此比较适应精确定位应用，可是在实际应用中，在合理的时间内估计信号传输时延是一个难题。采用传统的基于相关序列搜索算法，对于探测区域N顺次滑动探测，则有平均探测次数((N-J)²+(3N-J))/2N，其中J为终止探测的位置数，N为待测位置数，由于超宽带无线电的带宽达GHz，因此此方法非常耗时且结果并不是最优而是次优解。为了加速估计过程，学者们提出了不同的改进策略，如比特反转法，使用这一算法，将极大的减小脉冲对齐的搜索时间，此外还有随机搜索，采用泛化的最大似然(GML)迭代求解等方法，也有学者通过引入周期性锯齿形脉冲与导频相关来缩小信号捕获的范围，然后通过比特反转法实现同步，但是这些算法仍需很高的采样频率。为此有学者提出了基于“脏模板(dirty templates)思想，基于符号率采样的非数据辅助的时间偏移量估计算法，这些算法的主要不足在于其估计的TOA存在不确定性，且不确定区域等于连续符号之间的噪声持续时间长度。有学者采用多重信号分类(MUSIC)方法估计超宽带(DS-UWB)系统的时延，这种方法非常耗时。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种超宽带无线电的快速时延估计算法，它首先依据接收信号的能量估计第一条路径信号的所在的分组，然后基于符号采样率的相关输出精确估计时延，具有估计时延快速，精确等特点。

本发明的技术方案是，所述超宽带无线电的快速时延估计算法为：首先通过接收信号强度(RSSI)进行粗粒度的时延估计，然后通过基于符号采样率的相关运算估计精确的时延；具体步骤是：

5)建立系统模型

信道模型为：

h(t)=Σl=1Lαlδ(t-(l-1)Tc-τToA)]]>

接收信号为：