[发明专利]基于有源频谱压缩的码参考Chirp超宽带系统群解调方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及通讯领域，特别是一种基于有源频谱压缩的码参考Chirp超宽带系统群解调 方法。

二、背景技术

超宽带(UWB，Ultra Wide Band)技术作为一种非传统的、新颖的无线传输技术，通常 采用极窄脉冲(脉宽在纳秒至数百皮秒量级)或极宽的频谱(相对带宽大于20％或绝对带宽大 于500MHz)来传送信息。20世纪60年代，现代意义的超宽带无线传输技术出现在美军战术 通信领域的研究中。2002年，随着美国联邦通信委员会(FCC，Federal Communications Commission)确定UWB辐射模板，标志着美国军方正式将其解禁，允许UWB民用通信系 统投入使用。

现有超宽带技术体制从信号调制的角度可以划分为脉冲调制和载波调制两大类，其中脉 冲调制方式被称为IR-UWB，载波调制方式则包括MB-OFDM、DS-CDMA、Chirp-UWB等； 从信号检测的角度可以划分为发送参考方式和非发送参考方式两大类，其中发送参考方式的 本质是自相干检测，非发送参考方式则包括相干和非相干检测。

由于高速模数转换器件(ADC)的限制，基于脉冲体制的UWB接收机往往采用模拟信 号处理的方法来实现。但采用模拟相干检测方法的IR-UWB接收机对定时要求极高，结构相 对复杂，并且需要复杂的信道估计；采用模拟非相干检测方法虽然在一定程度上可以避免模 拟相干检测所面临的困难，但其性能较差。因此，国外的相关研究单位从自相干检测的思路 出发，提出了基于发送参考(TR，Transmitted-Reference)的IR-UWB技术体制。

2002年，美国的Ralph Hoctor与Harold Tomlinson提出了标准发送参考脉冲超宽带体制 (TR-UWB，Transmitted-Reference Ultra-Wideband)，该体制的实质是时域发送参考体制。同 时，该研究小组给出了基于跳延时的发送参考型脉冲超宽带系统(DHTR，Delay-Hopped Transmitted-Reference Ultra-Wideband)的实用化方案。这种时域发送参考脉冲超宽带技术体 制具有定时要求较低、结构简单并且不需要信道估计等优点，但由于采用了模拟延时器件， 因此存在着集成化和进一步小型化的困难。随后，国外研究人员相继提出了一系列针对时域 发送参考技术体制的改进型结构，其性能的提升往往建立在采用数量更多的模拟延时器件的 基础之上，使得这一问题更加突出。

2006年，针对时域发送参考体制的不足，美国的Dennis Goeckel和Qu Zhang提出了基 于频偏的发送参考脉冲超宽带(FSR-UWB，Slightly Frequency-Shifted Reference  Ultra-Wideband)系统，该体制的实质是频域发送参考体制。同时，该研究小组给出了物理实 现方案，该方案不需要采用模拟延时器件，从而有利于集成化设计。但由于其性能与多径扩 展时延相关，随着传输距离或传输速率的提高，其性能急剧恶化，因此其传输速率无法进一 步提升。

在时域和频域发送参考脉冲超宽带体制研究的基础上，我们首次提出了基于正交码的码 域发送参考(COTR-UWB，Code-Orthogonalized Transmitted-Reference Ultra-Wideband)脉冲 超宽带系统结构。与时域发送参考体制相比，该系统不需要模拟延时器件，实现简单；与频 域发送参考体制相比较，该系统不仅性能占优，结构进一步简化，而且性能不会随着多径时 延或传输速率的增加而明显恶化，因此适用的传输速率或传输距离得到了提高。COTR-UWB 系统具备了发送参考技术体制的优点，而且实现结构进一步简化，从而更加有利于系统的小 型化与集成化设计。

作为一种非典型的载波调制方式，Chirp信号应用于通信领域最早出现在上世纪六十年 代，近几年来在超宽带通信领域的研究中逐渐得到了重视。事实上，一种基于Chirp的宽带 技术目前已经正式成为IEEE 802.15.4a标准中的物理层体制。

Chirp信号应用于通信领域是由M.Winkler首先提出的。在该文献中，作者提出采用二进 制正交键控(BOK)的Chirp-BOK通信系统，其中数据信息由UP-Chirp或DOWN-Chirp波 形来分别表示。