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超宽带(UWB)技术已逐渐成为无线通信领域研究与开发的热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。目前,UWB无线通信系统主要分成两类:无载波UWB系统和载波调制UWB系统。载波调制的UWB系统又有多种实现方案,主要的两种是单载波直接序列码分多址(DS-CDMA)方案和多带正交频分复用(MB-OFDM)方案。正交频分复用(OFDM)技术,由于具有频谱利用率高、抗多径能力强、信道均衡需求相对简单等优点,特别适合于宽带无线通信。本文着重研究基于OFDM调制技术的UWB无线通信系统,侧重于系统中的同步技术的研究与实现。本文在介绍UWB技术的背景知识和OFDM系统基本原理的基础上,详细分析OFDM系统的同步技术,讨论各种非理想同步因素对OFDM系统性能的影响,并给出几种典型的OFDM时频同步算法。通过对已存在的各种同步算法的研究与分析,本文设计了基于OFDM的UWB通信系统中的一套同步方案。定时同步采用特殊的训练序列,分三步走:帧检测、粗同步、精同步。帧检测与粗同步采用峰均比较低的随机序列,对度量函数的改进使粗同步获得更好的性能;精同步采用互补序列对,在完成精同步的同时并生成时域信道估计,互补序列对简化了计算量,但对频偏非常敏感,因此提出在时域信道估计前根据频偏估计值选择是否需要先纠正频偏。频率同步中,初始频偏估计与粗同步同时完成,粗同步中改进的度量函数也使频偏估计的性能提高了;相位跟踪提出利用信道估计频域响应幅度值对导频加权的方法,适用于UWB某些频点深衰落的信道特性,在性能上有很大的改善。文中给出UWB系统中各个同步阶段的性能曲线图。为了从整体上评价同步的性能,文中还比较了理想同步与非理想同步情况下系统的性能。本文提出的OFDM-UWB系统的同步方案算法简单,可以采用迭代或简单的移位加减运算来实现。本文最后介绍了UWB硬件演示系统中定时同步方案的FPGA实现流程,及硬件实现中采取的有效数据位截取方法和对算法等价处理方案。硬件实现结果与软件仿真系统结果相一致。最后介绍了同步的总体及每一步子模块所占用的FPGA芯片资源。硬件实现采用的是Xilinx公司VirtexII Pro70 FPGA芯片。