超宽带技术能实现高速通信,近年来正成为无线通信领域的研究热点。基于Chirp扩频技术的超宽带系统还具有抗干扰能力强、抗频偏能力强、抗多径能力强和发射功率低等优点,因此其应用前景十分广阔。2007年,Chirp扩频技术成为IEEE 802.15.4a物理层标准之一,就是对其发展潜力的最好证明。本文对Chirp超宽带通信技术,特别是Chirp超宽带的调制方法和时间同步方法,进行了深入研究,主要内容包括:分别介绍了超宽带的概念、Chirp超宽带的发展与应用以及Chirp超宽带的研究现状,并列出了Chirp超宽带研究中有待解决的一些问题,指出了本文研究的内容。随后介绍了Chirp超宽带的核心——Chirp扩频技术和IEEE 802.15.4a工作组提出的超宽带信道模型。研究了Chirp超宽带的现有的调制方式,包括二进制正交键控调制和直接调制。从理论上分析了这两种调制信号的功率谱,并研究了不同解调方法下的误码率,通过仿真对理论结果进行了验证。推导了二进制正交键控调制中相关系数的表达式。跟直接调制相比,二进制正交键控调制不需要信道估计,但信息传输速率较低,针对这点不足,在二进制正交键控调制的基础上提出了一种新的调制方式及其带差分编码的模式,即四进制双正交键控调制和差分四进制双正交键控调制。分析了四进制双正交键控调制信号的功率谱和误符号率,并仿真了差分四进制双正交键控调制在超宽带信道中的误码率。分析了同步误差对系统误码率的影响。随后介绍了常用时间同步算法,并证明了该算法在高信噪比条件下是对信道时延的近似的最大似然估计。针对常用时间同步算法在低信噪比条件下效果不好的问题,基于干扰抑制的思想提出了改进型时间同步算法,并通过仿真对比了改进型时间同步算法相对于常用时间同步算法的性能提高。最后针对高阶调制需要信道估计的问题,通过引入传输参考技术提出了信道和时间联合估计算法,并通过仿真研究了该算法的性能。对使用三种不同调制方式的Chirp超宽带系统,设计了易于实现的数字电路结构。针对数字匹配滤波器消耗资源太大的问题,通过单比特量化滤波器系数和资源复用降低了该滤波器的资源占用。在电路板上对三种系统进行了测试,测试结果符合理论分析。