一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法
专利汇可以提供一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及非相干超宽带(UWB)无线通信领域，特别是基于传输参考脉冲簇(TRPC)的UWB通信系统，公开了一种适用于TRPC‐UWB通信系统的 相位 噪声分析方法。首先建立带通(Passband)TRPC‐UWB系统的分析模型，包括基带 信号 、上变频、多径信道、下变频及基带检测模 块 ；然后根据通用的 相位噪声 模型及多径信道特性对该分析模型进行近似变换，得到等效的分析模型；基于该等效模型推导出相位噪声对系统误码性能影响的理论表达式，由该表达式并结合具体的信道模型参数即可得到相应的半解析误码率曲线。本发明的分析方法能够快速、精确地评估带通TRPC‐UWB系统中相位噪声对于误码性能的影响，对于实现低成本、低功耗及低复杂度的系统设计及参数优化具有重要的参考价值。，下面是一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法专利的具体信息内容。
1.一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将基带信号经过上变频、多径信道、下变频及基带检测处理，建立带通TRPC-UWB系统的分析模型；
2)、根据相位噪声模型及多径信道特性对所述带通TRPC-UWB系统的分析模型进行近似变换，得到等效分析模型；
3)、利用所述等效模型推导出相位噪声对带通TRPC-UWB系统误码性能影响的半解析表达式；
4)、建立基带TRPC-UWB系统参数估计模型，在实际的信道模型中估计半解析表达式参数，并将参数代入半解析表达式得到对应的误码率曲线。
2.根据权利要求1所述的一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，所述步骤1)具体描述为：
设带通TRPC-UWB系统为单用户系统，其中对应于第i个符号的基带信号表示为：
其中，Eb为单个符号的发射能量，Nf为发送每个符号所需要的脉冲对重复次数，g(t)为能量归一化的超宽带脉冲， 为发射的二进制数据符号，Ts为符号周期，Td为参考脉冲和数据脉冲之间的延时，在带通TRPC-UWB系统中满足Td≥Tp，Tp为脉冲宽度，m为非负整数，t为连续时间变量；
上变频振荡器输出余弦载波Itx(t)和正弦载波Qtx(t)分别将基带信号s(t)变换为同相(In-phase,I)分量和正交(Quadrature,Q)分量，该两路带通分量被合并为一路带通信号后，再从天线上发射出去，即发射的带通TRPC-UWB信号为：
其中，fc为载波的中心频率，θtx(t)表示上变频振荡器输出的相位噪声；
多径信道冲激响应的表达式为：
其中，αk和τk分别表示第k径多径分量的复衰落系数及到达延时，设τk＝kTc，其中，Tc＝1/fc表示可辨识的多径时间分辨率，K为多径信道个数；
带通TRPC-UWB信号sT(t)通过多径信道后，在接收机天线处经带通滤波器滤波后得到的接收信号为：
其中，符号 表示卷积，n(t)为单边功率谱密度PSD为N0的复加性高斯白噪声AWGN；
下变频振荡器输出的余弦载波Irx(t)和正弦载波Qrx(t)分别对接收信号r(t)进行下变频变换，得到两路信号分别表示为
其中， 为下变频处理后的同相分量， 为下变频处理后的正交分量，θrx(t)表示下变频振荡器输出的相位噪声；φ表示发射机振荡器和接收机振荡器之间的初始相位差，用一个在[0,2π)上服从均匀分布的随机变量来描述；
和 分别经过低通滤波器滤波后得到两路基带分量rI(t)和rQ(t)，对rI(t)和rQ(t)分别进行自相关积分处理后，合并为一路基带信号，即得到对应于第i个符号的判决变量为：
其中，T1和T2分别表示自相关积分区间的起始点和终点，(·)*表示复数的共轭运算，最后，相应的符号判决为
其中，Re{·}表示对复数取实部运算。
3.根据权利要求1所述的一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，步骤2)所述的上、下变频振荡器输出的相位噪声θtx(t)、θrx(t)为互相独立的零均值的高斯随机过程：
其中，μ(t)为零均值的高斯白噪声过程，其双边PSD为N1，则θtx(t)、θrx(t)的方差表示为：
2
Var[θtx(t)]＝Var[θrx(t)]＝(2π)N1t＝2πβt, (10)
其中β＝2πN1为表征相位噪声强度的参数。
4.根据权利要求3所述的一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，所述步骤2)对所述带通TRPC-UWB系统的分析模型进行近似变换，得到等效分析模型具体为：
对分析模型中基带信号先进行上变频处理，然后再通过信道卷积及加噪声的流程，通过(11)式处理，近似变换为基带信号先通过信道卷积及加噪声，然后再进行上变频处理得到一个等效分析模型。
5.根据权利要求4所述的一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，具体包括：
将(4)式改写为：
其中，第二个等号的成立是基于τk＝kTc，即多径时间分辨率假设；nB(t)表示单边PSD为N0的复基带AWGN。
6.根据权利要求1所述的一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：
3.1)、利用等效的分析模型，(5)式和(6)式分别改写为
3.2)、将 和 分别通过低通滤波器LPF滤除高频分量后，得到的基带分量分别为
其中，Θ(t)＝θtx(t)-θrx(t)；
3.3)、对rI(t)和rQ(t)分别进行自相关处理后进行合并得：
其中，Φ(t)＝Θ(t)-Θ(t-Td)；
3.4)，将(17)式代入(7)式，得到第i个符号的判决变量为：
式中：
其中，t∈[iTs+T1,iTs+T2]，T＝(T1+T2)/2， 为标准高斯随机变量，即有：
X～N(0,1)；
3.5)、将(19)式代入(18)式得：
其中，Y＝X2为服从中心卡方(Central chi-squared)分布的随机变量，自由度为u＝
1，Fa为TRPC-UWB基带系统模型的判决变量；根据(10)式的判决准则，可得到存在相位噪声的情况下带通TRPC-UWB系统对于某次信道实现的条件误比特率BEP为：
其中，Ω＝1/(2πβTd)，h＝{(αk,τk)|k＝0,1,…,K-1}表示某次信道实现的多径衰落系数及多径延时； 和 分别为TRPC-UWB基带系统模型中对应于bi＝+1及bi＝-1的条件BEP；Pφ＝P(Y<Ω)为随机变量Y的累积分布函数，表示相位噪声对于BEP的影响，其中， 和 分别由下列公式计算：
其中， 为Q函数， 和 分别表示基带
TRPC-UWB系统中判决变量 对应于bi＝+1及bi＝-1的条件均值和
方差；由于(22)式与具体的信道参数h有关，因此其为半解析表达式；此外，Pφ可由下式计算：
其中 为伽马函数， 表示低阶的不完整伽马函数。
7.根据权利要求1所述一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法，其特征在于，所述步骤4)所述的基带TRPC-UWB系统参数估计模型用于估计半解析表达式(22)式中与信道有关的参数 和 具体的参数估计做法为：
首先，发送Nt＝1024个连续的“+1”训练符号，即 其中对应
于第i个训练符号的基带信号表示为：
+
基带信号s(t)经过多径信道及 AWGN后得到 则
可估计为：
再发送Nt＝1024个连续的“-1”训练符号，即 其中对应于第
i个训练符号的基带信号可表示为
基带信号s-(t)经过多径信道及AWGN后得到 则
可估计为：
将(25)和(27)式代入(22)式，并将(22)和(23)式代入(21)式，即可得出对应于某次信道实现的带通TRPC-UWB系统BEP，而将对应于不同随机信道实现的BEP进行统计平均，即可得到相应的误码率曲线。
一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法
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背景技术
发明内容
方差；由于(22)式与具体的信道参数h有关，因此其为半解析表达式。此外，Pφ可由下式计算：
具体实施方式
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