超宽带信号高灵敏度接收技术研究

徐广辉; 蔚保国; 赵军; 鲍亚川; 杨梦焕; 于雪岗

doi:10.12265/j.gnss.2023036

超宽带信号高灵敏度接收技术研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023036

徐广辉^{1, 2, ,},
蔚保国^{1, 2,},
赵军^{1, 2,},
鲍亚川^{1, 2},
杨梦焕^{1, 2,},
于雪岗^{1, 2,}

1.
卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 石家庄 050081
2.
中国电子科技集团公司第五十四研究所, 石家庄 050081

基金项目: 国家重点研发计划(2021YFB3900800)；河北省省级科技计划(20310901D)

详细信息

作者简介:
徐广辉：(1987—)，男，博士，工程师，研究方向为组合导航、非合作导航、超宽带技术

蔚保国：(1966—)，男，博士，研究员，研究方向为北斗卫星导航系统与综合PNT技术

赵军：(1987—)，男，硕士，工程师，研究方向为卫星导航抗干扰技术、芯片设计开发、超宽带技术

通讯作者:
徐广辉 E-mail: xghdh407@126.com

中图分类号: P228；TP391
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2023-03-03
- 录用日期: 2023-03-03
- 网络出版日期: 2023-08-24

Research on ultra wideband signal’s high sensitivity receive technology

XU Guanghui^{1, 2
, ,},
YU Baoguo^{1, 2
,},
ZHAO Jun^{1, 2
,},
BAO Yachuan^{1, 2},
YANG Menghuan^{1, 2
,},
YU Xuegang^{1, 2
,}

1.
State Key Laboratory of Satellite Navigation System and Equipment Technology, Shijia zhuang 050081, China
2.
The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijia zhuang 050081, China

摘要

摘要: 美国联邦通讯委员会(Federal Communications Commission，FCC)规定的超宽带(ultra wide band，UWB)信号功率谱密度不大于–41.3 dBm/MHz，这就限制了UWB信号的发射功率. 为了提升有限功率条件下UWB信号接收机的接收灵敏度，延长UWB信号测距距离，设计了一种长相干积分算法来提升接收信号处理增益，并对IEEE 802.15.4 协议中划分的两种UWB信号体制，即高频脉冲(high frequency pulse，HRP) UWB和低频脉冲(low frequency pulse，LRP) UWB分别进行了长相干积分仿真. 仿真结果表明：长相干积分对HRP UWB信号的积分增益更加明显，而对LRP UWB信号的增益效果有限，基于仿真结果对通导一体化UWB信号体制设计提供了参考以及设计改进方向.
- 超宽带(UWB) /
- 长相干积分 /
- 信号设计 /
- 高灵敏度接收 /
- 通导融合
Abstract: The power spectral density of UWB signal stipulated by the Federal Communications Commission (FCC) is not greater than –41.3 dBm/MHz, which limits the transmitting power of ultra wide band (UWB) signal. In order to improve the receiving sensitivity of UWB signal receiver under the condition of limited power and the ranging distance of UWB signal. A long-coherent integration algorithm is designed to improve the signal processing gain, and the simulation of the long-coherent integration algorithm is carried out on two UWB signal systems according to the IEEE 802.15.4 protocol, namely HRP UWB and LRP UWB. The simulation results show that, improving the integration length has an obvious effect on HRP UWB signal, while the gain to LRP UWB signal is limited. The simulation results provide a reference and design direction for the design of UWB signal structure, which will play an important role for the application of communication and navigation integration.
- ultra wide band (UWB) /
- long-coherent integration /
- signal structure design /
- high sensitivity receive /
- communication and navigation integration

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图 1 HRP UWB信号SHR信号结构

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图 2 HRP UWB信号物理层(PHR+PSDU)信号结构

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图 3 基础模式符号结构

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图 4 LRP UWB信号物理层信号结构

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图 5 UWB信号双向测距

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图 6 前导码序列自相关结果

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图 7 传输距离60 m时相干积分同步检测结果

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图 8 传输距离70 m时相干积分同步检测结果

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图 9 传输距离80 m时相干积分同步检测结果

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图 10 传输距离50 m时不同相关长度下相干结果

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图 11 传输距离50 m时8 μs长相干积分峰值差分结果

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图 12 传输距离70 m时不同相关长度下相干结果

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图 13 传输距离70 m时8 μs长相干积分峰值差分结果

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图 14 传输距离80 m时不同相关长度下相干结果

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图 15 传输距离80 m时20 μs长相干积分峰值差分结果

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