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超宽带通信技术能提供吉比特每秒的传输速率，为短距离无线通信系统提供了一个高速的传输平台，是下一代无线网络通信的核心技术之一。同步技术是高速率直扩超宽带无线通信系统(DS-UWB，Direct Sequence Ultra-wideband)必须解决的关键问题，同步系统的捕获速度、精度和稳定性严重地影响着超宽带通信系统的整体性能，如何在保证低复杂度的条件下，充分利用超宽带通信系统的特征，包括编码特性、调制特性以及多径信道传输特性等，来实现高速率、高精度和高稳定性的同步系统，已经是当前DS-UWB通信系统的主要研究课题。
本文主要针对室内DS-UWB通信系统的同步技术进行了研究，其主要内容和成果包括以下几个方面：
(1)快速的同步算法·比特反转块搜索：由于DS-UWB系统的脉冲信号具有超短的持续时间和非常小的占空比，这使得待搜索的相位点数目非常巨大。传统的串行搜索方法(包括分块搜索)都是逐个逐个地检测不确定相位点(块)，耗费了大量的同步处理时间。这对于高速率短距离通信系统来说，是绝对不允许的。为此，我们结合比特反转技术，提出了一种快速同步捕获方法，即比特反转块搜索算法。仿真实验表明，推荐的算法能有效地提高同步检测概率，实现快速的同步捕获过程。而且，这种方法不需要增加额外的系统复杂度。
·混合的同步算法：混合同步算法采用有限的几个同步搜索分支，同时对几个不确定相位点进行检测，大大降低了全并行同步算法的复杂度，实现了较快速的同步捕获过程。文中结合混合同步技术，提出了一种改进的并行比特反转块搜索算法。仿真结果表明，推荐的算法具有较稳定的快速同步捕获性能。
·虚警概率的降低：虚警的发生极大地影响了同步捕获算法的性能。文中推荐了一种自适应门限值设置方法，有效地抑制了虚警的发生。仿真结果表明，推荐的方法能有效地提高同步捕获速度。而且，这种方法能应用于任何一种基于检测反馈的快速同步算法，从而进一步提高同步捕获速度，同时也提高了算法的复杂度。
(2)同步的精度分析·多假设算法分析：多假设多径DS-UWB快速同步捕获系统可以充分利用室内信道多径传输的特点，即有多条路径的定时信号可以被认为是正确的定时估计，实现了较快速的同步捕获过程。然而，由于捕获的路径信号不一定具有最大能量值，所以难免会导致同步误差。文中对多假设多径同步捕获算法进行了详细的性能分析，推导了在多径和多址干扰条件下的系统误码率和多址容量与多径相对时延之间的关系式，分析了扩频码的相关属性对同步系统性能的影响。
·估计算法的分析：基于估计的同步方法具有高速率、高复杂度和低精确度的特点，其估计精度与采样率大小有密切关系。提高采样率有助于提高同步估计的精度，但是也增加了系统的复杂度。文中分析了基于估计的多假设快速同步算法的精确度，推导了多径路径信号同步估计误差的Cramer-Rao下界(CRBL)表达式。此外，文中还提出了一种基于RSS测量的快速同步估计方法，其具有速度快、结构简单和易实现等优点。并对这种同步方法的精确度进行了详细的分析，得到了定时信号估计误差的CRLB标准差表达式，然后，对其进行了数值仿真，得到了一些有价值的结论。最后，分析了这种同步估计方法的适用性限制。
(3)同步稳定性分析·抗定时抖动算法：由于同步捕获精确度的限制，不可避免地会存在同步误差，而且由于传输环境中噪声与干扰的时变性，导致了同步捕获的定时误差也具有时变性，从而产生了定时抖动。文中详细地分析了定时抖动的产生原因及其各种抑制方法，特别是对于多径捕获导致的定时抖动，本文提出了一种多假设最大能量值路径信号捕获(MH-MEPA)方法，仿真结果表明，推荐的方法具有较好的抗定时抖动性能。在此基础上，文中又提出了一种改进的MH-MEPA算法，这种算法进一步减小了同步系统的平均捕获时间，具有更好的抗定时抖动性能。