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超宽带(UWB)通信技术具有功率谱密度低、截获概率低、抗多径能力强、功耗低等优点,已经成为无线通信领域研究与开发的热点之一。目前UWB的研究主要是针对短距离、高速率的应用,而随着通信距离的拓展,相对于传统的IR-UWB体制和MB-OFDM体制而言,基于Chirp体制的超宽带系统,具有抗频偏能力强、发射峰值功率低、发射效率高、同步实现简单等优势。因此Chirp超宽带系统在拓展距离下的无线通信方面,拥有十分广阔的应用前景。同步技术是Chirp超宽带系统中的关键技术之一,本文针对超宽带系统信号带宽宽、传播过程中存在多径现象严重的特点,对Chirp超宽带系统的同步问题进行了深入研究,主要内容包括:第一,阐明了Chirp超宽带的研究背景和意义,介绍了Chirp超宽带的研究现状。然后分析了拓展距离下Chirp超宽带研究中所面临的困难和挑战,进一步阐述了本文的主要研究内容。最后介绍了Chirp超宽带的主要关键技术。第二,研究了Chirp超宽带同步捕获技术。重点研究了基于去斜脉冲压缩方式的Chirp超宽带同步捕获技术,分别建立了基于FFT频谱分析和复多相滤波结构的Chirp超宽带捕获模型,深入分析了其捕获原理,并对捕获性能进行了详细的数学推导。然后,针对多径环境,给出了基于捕获命中集的多径捕获方案,从数学上分析了其捕获性能,同时给出了仿真分析。最后,为减小捕获搜索空间,对Chirp超宽带搜索策略进行了研究,给出了二阶搜索策略,并进行了仿真验证。第三,研究了基于去斜脉冲压缩结构的Chirp超宽带信号跟踪策略。针对多径环境,本文给出了一种基于复多相滤波结构考虑加权频率几何中心的多径跟踪方法,并建立了跟踪环路的模型,然后对环路的跟踪性能进行了数学和仿真分析。最后,对跟踪算法进行了仿真验证,结果表明该算法能够有效实现Chirp超宽带信号的跟踪。第四,完成了基于去斜脉冲压缩和复多相滤波结构的Chirp超宽带系统同步捕获与跟踪算法的FPGA设计实现。给出了系统的总体硬件实现结构,并对捕获和跟踪的各功能模块进行了设计实现。同时,在Quartus II8.0和ModelSim SE 6.1f环境下,完成了算法的时序仿真。