随着低功耗无线通信、智能生物传感器和半导体等技术的迅速发展,一种新的以人体为中心的无线传感器网络受到越来越多的关注,并逐渐在医疗监护、消费电子、军事和航空等诸多领域得到应用。针对此类应用,IEEE 802.15 TG6工作组将其命名为无线体域网(Wireless Body Area Network,WBAN)并专门制定了一个短距离、低功耗和高可靠性的通信标准 IEEE 802.15.6。在此标准中,脉冲超宽带(Impulse Radio Ultra-wideband,IR-UWB)技术由于其具有结构简单、功耗低等特点被确立为物理层的实现方案。因此,应用于WBAN的超宽带接收技术被广泛研究,而其中接收机的同步方法成为目前的研究热点之一。本文以无线体域网为应用背景,以设计具有低硬件实现复杂度和抗窄带干扰的超宽带同步方法为研究目的,对适用于IEEE 802.15.6标准的超宽带接收机的同步方法进行研究,本文的研究内容主要包括:1.首先,通过对IEEE 802.15.6标准进行分析,建立了体域网超宽带通信系统仿真模型。依据标准中对脉冲超宽带信号包括帧结构、调制方式、脉冲波形等参数的物理层定义,使用Matlab软件在计算机中设计了体域网超宽带发射信号模型,并在此基础上设计了基于能量检测(Energy detection,ED)的接收机模型。2.为了实现体域网超宽带ED接收机的同步,结合标准IEEE 802.15.6中IR-UWB信号的同步头结构及其采用的OOK调制方式,提出一种新的基于能量相关的方法。首先将信号能量积分值的数字采样与本地信号模板相关,通过查找连续的峰值实现粗同步,然后通过改进的前向跳跃后向搜索算法实现细同步。仿真结果验证了该方法的同步性能与模板的长度有关,且与目前基于时基阈值的同步方法相比,该方法在保持性能基本一致的情况下可以有效降低硬件实现复杂度。3.最后,针对ED接收机易受窄带信号干扰的缺点,结合基于非线性信号处理的抗窄带干扰技术提出改进型的同步方法。分析了来自IEEE 802.11y信号的窄带干扰对同步性能的影响,在此基础上,通过在ED接收机射频前端增加一个由“Teager-Kaiser算子+高通滤波器”或“平方+带通滤波器”组成的非线性信号处理模块抑制窄带干扰,即对应于非线性TKO技术和非线性平方技术。文中对比分析了无窄带干扰和有窄带干扰两种情况下,非线性技术对同步性能的影响。通过计算机仿真,发现两种非线性技术不仅可以提高IR-UWB ED接收机的窄带干扰抑制能力,还可以用来提升接收机在无窄带干扰环境中的同步性能。