超宽带通信系统由于其极高的传输速率，极低的发射功率等优点受到了国内外学者和商家越来越多的重视，超宽带技术已经成为下一代WPAN和WLAN的备选方案。目前关于超宽带通信的研究主要有两个方向，一种是基带脉冲式超宽带通信系统的研究；另一种是利用载波调制的超宽带通信系统，其中载波调制超宽带通信系统又包括利用多带OFDM和DS-CDMA技术进行超宽带信号传输，这两种方案各有优缺点，目前已经成为高速超宽带通信的两种备选方案。基带脉冲式超宽带方案不用射频，成本较低，无需载波同步，但对定时同步的要求非常高，如果采用相干接收，则同步的要求将是皮秒量级，这在实现上比较闲难：而多带OFDM超宽带系统由于利用了循环前缀，使其对定时的要求大大降低，只要定时误差小于前缀长度与信道时延之差就可以实现准确的解调。但是OFDM技术对载波频率偏差非常敏感，在IEEE 802．16中，其频偏误差必须小于子载波间隔的百分之二左右才不会对系统的性能有较大的影响。 本论文的主要工作是对超宽带通信系统同步技术的研究，其中包括脉冲式超宽带系统和多带OFDM超宽带系统。论文具体内容和编排如下： 第一章绪论作为论文的背景资料，对超宽带通信系统的起源、应用以及国内外发展情况作了简单的介绍； 第二章详细介绍了超宽带通信系统的信道模型及其具体实现，概括介绍了目前超宽带通信中的两种方案的信号模型，即脉冲式超宽带和基于OFDM的超宽带系统； 第三章总结了定时误差对脉冲式超宽带系统的影响并对目前各种应用于脉冲式超宽带通信系统的同步算法并作了简单的分析； 第四章为本论文的重点章节，在简单总结现有超宽带同步方案的基础上，提出了基于导频脉冲进行超宽带信号同步的新方案。新方案分两步实现：码片同步和PN码同步。码片同步首先利用导频脉冲进行样值累积，然后以滑动窗的方式得到，利用滑动窗中的信息可以进一步获取PN码的同步。PN码的同步方式可以参考现有的基本方法，但是与现有方法不同的是新方案中本地序列是包含信道信息的，这样可以有效获取多径能量提高捕获的概率。在阐述新方案基本原理的基础上，本章接着研究了插入导频脉冲对系统发送信号频谱的影响，通过分析和仿真说明，插入导频虽然会带来一定的频谱损失，但是影响并不大。因为新方案可以在获取码片同步的同时得到信道的粗估计，因此本章还接着研究了新方案粗信道估计的性能，分析和仿真结果表明，粗估计性能随着信噪比的增加而逐步改善，分析和仿真也越来越吻合。作为一种同步方案，捕获概率和捕获时间是两个最重要的评价指标，本章分析和仿真了AWGN信道下新方案的码片和总的同步概率，分析结果和仿真结果基本吻合。在同步时间上，新方案的性能简单地与串行搜索法进行了比较，结果表明新方案的捕获时间大大小于串行搜索的时间。最后，本章还研究了新方案下的系统误比特率性能，仿真中均采用新方案同步，比较了新方案信道估计和理想信道估计下的误比特率性能，结果表明新方案下的信道估计也能获得几乎理想信道估计下的误比特率性能。 第五章首先针对目前捕获算法中门限设置比较困难提出了过门限与取最大值相结合的捕获方案，然后详细分析了新方案的捕获概率性能和捕获时间性能，并用计算机仿真对其在超宽带通信系统中的应用进行了验证。仿真结果表明新的捕获方案可以在几乎不增加虚警概率的基础上有效提高捕获概率。 第六章为基于OFDM技术超宽带通信系统的同步方法，在分析时间误差和频率误差对OFDM系统性能影响的基础上，针对本课题组设计的双子带OFDM超宽带通信系统，设计了包检测、粗同步、频偏估计及纠正、信道估计及精同步、相位跟踪和时偏纠正方案，并进行了在超宽带信道CM1～CM4下的性能仿真，仿真结果表明设计的方案可以达到系统的性能要求。 第七章为结束语，在总结本论文主要贡献的基础上，对后续针对超宽带通信系统同步方法作了展望。