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超宽带(Ultra Wideband, UWB)技术是对正弦载波无线电的一次突破,由于特有的性质和应用领域,使其在无线通信领域研究中受到了热切关注。由于信号的超宽带特性,UWB的距离分辨精度要比其他系统高的多,在精确定位应用中具有极大潜力。同时,UWB系统通常工作在复杂的多径环境下,但可以采用RAKE接收机收集多径能量来改善系统性能。本文针对UWB系统中的定位问题和RAKE接收机进行了研究,主要成果包括以下几点：(1)提出了一种基于UWB的TOA/AOA联合定位方案,其中TOA和AOA估计分别用于获得定位双方的距离和方位信息,只需单个定位源就可完成对定位节点的相对定位。提出了TOA/AOA联合估计算法,TOA通过往返时间来确定,无需定位两端时钟同步；AOA信息通过近似的TDOA方式获得,无需借助计算复杂度较高的波束赋形等方法。该联合定位方案将不同的定位技术TOA和AOA都统一到了基于UWB多径时延估计框架中,简化了定位体制。(2)探讨了UWB定位研究中非视距(Non Line-of-Sight, NLOS)定位这个难点问题。提出了一种适用于NLOS环境的UWB定位方案,通过对散射体的利用,使得在直射路径被阻挡之后TOA和AOA方法仍能适用,并可通过搜索最强路径来获得TOA估计,避免了阈值搜索。该方案同样适用于LOS(Line-of-Sight)环境。该方案能够直接完成NLOS定位,出发点不同于传统的被动式的NLOS定位方法。(3)NLOS鉴别能为UWB定位提供重要的先验信息,首先通过仿真实验分析了在IEEE 802.15.4a信道下UWB定位时TOA估计性能,并验证了UWB多径分量的统计特性作为NLOS判决方法的可行性。然后从UWB定位误差统计模型出发,以假设检验(Hypothesis Test)理论为基础来求解LOS/NLOS状态鉴别问题。通过分析NLOS条件下定位误差的概率密度函数,定义了一种基于误差分布的NLOS鉴别概率,不依赖于信道特性,利用虚警概率经过数学推导后,得出了鉴别概率的求解方法。(4)提出了一种在NLOS条件下降低复杂度的选择性RAKE接收机方案(RC-SRAKE),利用接收端参考波形和接收信号的相关卷积,并以多径间隔对卷积输出抽样来选取Finger参数,参考波形又能根据Finger参数来确定RAKE相关接收时的匹配模板信号,因此不需要已知信道信息。通过误码率分析和仿真实验表明,RC-SRAKE能获得和理想RAKE接收机相近的性能,可以作为实际应用时可行的接收方案。