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近年来,无线通信中的测距和定位功能显得越来越重要,超宽带技术由于具有定位精度高、抗噪声和抗干扰能力强、多径分辨率高、穿透能力强等众多优点,成为未来无线定位技术中极具潜力的技术。在定位系统中,基于信号到达时间(TOA)的定位方法是通过估计信号的到达时间来测算出收发信机之间的距离,进而通过某种定位算法算出未知点的估计位置。采用持续时间极短的脉冲进行信息传输的脉冲超宽带(IR-UWB)定位系统具有极高的时间分辨率,这使得接收机能够精确地完成基于TOA的估计,从而能进一步实现高精确度的测距定位。 现存的基于脉冲超宽带技术的TOA估计方法各有不同的优势和局限性:基于相关检测的TOA估计算法,虽然在理论上可以达到较高的测距精度,但是其硬件实现结构复杂、成本昂贵。随着IEEE802.15.4a低速率、低功耗物理层标准的确立,基于非相干能量检测的TOA估计算法成为研究热点。能量检测方法能够在低采样速率下通过判决算法完成TOA的估计,虽然理论上测距精度略低,但接收机具有低复杂度、低成本等优势。然而无论是基于相干检测还是非相干检测的TOA估计方法,都会受到噪声的影响,这就需要在接收机前端采取一定的措施来降低噪声所带来的影响。 本文在已有的文献报道和研究成果的基础上,以减少噪声影响和提高TOA估计精度为目的,主要对TOA估计方法进行研究,重点完成了以下两个方面的研究工作: 1)为了减小噪声对TOA估计的影响,本文利用自适应噪声抵消(Adaptive Noise Cancellation,ANC)系统原理,分析了一种基于变步长(Modified Vector Sparse Solver,MVSS)算法ANC系统的TOA估计方法。仿真表明经抵消系统的处理确实减轻了噪声的影响,从而提高了TOA估计精度,对实际应用有一定的价值。 2)针对传统的基于非相干能量检测TOA估计算法的精度不理想的问题,在门限比较判决(Threshold Crossing,TC)法的基础上,采用一种利用能量采样序列中的最大值最小值之比(maximum to minimum energy sample ratio, MMR)为参数来设置归一化门限的(MMR-TC)算法,在IEEE802.15.4a标准的办公室内信道环境下进行仿真,并建立了适合于该环境下的数学模型,理论和仿真的结果都表明,MMR-TC算法可以获得比传统的基于非相干能量检测算法更高的TOA估计精度。