近年来,超宽带(UWB)无线通信技术已经成为短距离、低功耗无线应用领域中一项极具竞争力的技术。超宽带系统通过发送一连串超短脉冲传输信息符号。这一独特的发送方式使得超宽带信号具有超大的带宽和良好的时间分辨率。在超宽带的研究领域中,设计符合实际应用场景的接收机是一大挑战。传统的超宽带相干接收系统需要引入Rake接收机,它的采样率要达到带宽的两倍以上,并且需要引入大量的相关器准确的估计超宽带的密集多径信道,从而收集到足够的信号能量。由于以上的这些问题,迫切需要设计一个更简单的接收机结构,在可观的花费、合理的功率消耗以及低复杂度下,收集到超宽带多径信道的能量。因此,现在的研究重点已经逐渐转移到次优、非相干的系统上去。本论文主要围绕非相干超宽带通信技术展开,对如何在低复杂下设计性能优异的接收方案进行了研究,提出了一些同步和解调算法。本论文提出了一种基于双向中继网络的超宽带信号接收方案。在这个中继网络中,中继节点同时接收到来自两个终端的信号,然后,中继节点对接收到的信号做异或处理后将信息广播给这两个终端。本文首先针对这一场景设计了独特的信号结构。接着针对中继端的联合信号检测,设计了一个基于能量检测器的非相干接收机,用来检测在中继端叠加的信号。和基于传输参考的非相干接收机相比,本文设计的接收机不需要引入模拟延迟线,因此结构更加简单,便于实际应用。本论文还对这一接收机进行了性能分析,推导出了错误概率,并且提出了一个简单的功率分配方案,用来优化中继点的误比特率性能。仿真结果表明,所提出的接收机方案在双向中继网络下工作可以显著提高系统的吞吐量。本论文还设计了一种基于训练序列的同步和解调算法。通过引入一个具有特殊自相关特性的训练序列,可以将一个符号长度的信号中两个相连接的部分,进行拆分、移位并重置,最后重建为一个有冗余的解调模板(RDT)。在提取了RDT之后,有两个接收机设计方案可供选择。种方案是直接和RDT做相关,从而估计传输符号。此方案不需要进行精同步,因此实现的复杂度较低。另一种方案则足基于非冗余的解调模板(NRDT)实现的。NRDT通过一个简单的同步过程获得定时信息,然后切除RDT的冗余噪声部分,从而提高了系统的BER性能。这两种方案都可以在未知多径信道和帧间干扰存在的情况下实现。此外,本文对这两种接收机结构进行了性能分析,揭示出基于RDT的接收机性能下降的原因。本文还从训练序列、定时同步、解调和误码率的角度,对所提算法和基于TDT的算法进行了详细的比较,并分析了两者的复杂度。最后的仿真结果评估了所提出的接收机存在多用户干扰和定时误差情况下的性能。