基于模拟延迟锁相环的非相关TOA估计算法优化

在本研究中，针对基于平方率的能量检测脉冲超宽带通信系统，一种创新的非相关到达时间（TOA）估计算法被提出，即利用模拟延迟脉冲锁相环（ADLL）。传统的TOA估计方法如阈值比较（TC）、能量峰值选择（MES）和回溯门限比较的MES-SB等，虽然降低了运算负荷，但存在设置阈值复杂、在NLOS环境下精度不高的问题。 ADLL的优势在于其简化的设计，无需依赖高采样率和复杂的处理，通过设置衰减因子来调整锁相环，使锁相环在稳态时锁定在到达信号（DP）附近，从而实现精确的TOA估计。信号模型方面，接收的脉冲超宽带信号在平方器检波后，尽管脉宽扩展，但相对帧周期仍保持一定的简洁性，可以用理想脉冲函数表示。 锁相环的基本原理是基于信号的相位锁定，即锁相环输出的稳态位置与信号到达时间密切相关。一阶模拟锁相环模型展示了这一过程，其输出u0(t)与输入信号ui(t)的相乘鉴相器产生的误差ud(t)与多径信号的时延线性相关。当误差ud(t)为零时，锁相环达到了稳定的锁定状态，此时的输出就对应于TOA的估计。 作者通过仿真验证了这种基于ADLL的TOA估计算法的有效性，特别是在非视距（NLOS）环境下，相比于传统方法，它能提供更精确的测距结果。这种方法不仅提高了精度，还降低了系统的复杂性和运算负担，这对于实际应用中的脉冲超宽带通信系统具有重要意义。 总结来说，这篇论文主要贡献在于提出了一种新颖的TOA估计策略，它利用模拟延迟锁相环技术，结合能量检测的特性，有效解决了在NLOS条件下测距难题，为脉冲超宽带通信系统的实时性和准确性提供了新的解决方案。