【正文】 深達(dá) 10~30dB 的多徑環(huán)境 ,UWB 信號的衰落最多不到 5dB。 (4)隱 蔽性好。因?yàn)?UWB的頻譜非常寬 ,能量密度非常低 ,因此信息傳輸安全性高。另一方面 ,由于能量密度低 ,UWB 設(shè)備對于其他設(shè)備的干擾就非常低。 (5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度 ,采用超寬帶無線電通信 ,可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位 ,而 GPS 定位系統(tǒng)只能工作在 GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與 GPS提供絕對地理位置不同 ,超短脈沖定位器可以給出相對位置 ,其定位精度可達(dá)厘米級。(6)抗干擾能力強(qiáng)。 UWB擴(kuò)頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。 UWB 的占空比一般為 ~,具有比其它擴(kuò)頻 系統(tǒng)高得多的處理增益 ,抗干擾能力強(qiáng)。一般來說 ,UWB 抗干擾處理增益在 50dB 以上。 (7)低成本和低功耗。 UWB 無線通信系統(tǒng)接收機(jī)沒有本振、功放、鎖相環(huán) (PLL)、壓控振蕩器 (VCO)、混頻器等 ,因而結(jié)構(gòu)簡單 ,設(shè)備成本將很低。由于 UWB信號無需載波 ,而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù) ,脈沖持續(xù)時間很短 ,一般在 ~之間 ,有很低的占空因數(shù) ,所以它只需要很低的電源功率。一般 UWB系統(tǒng)只需要50~70mW 的電源 ,是藍(lán)牙技術(shù)的十分之一 [10]。盡管如此 ,UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn) ,還有諸多技術(shù)的問題有待 研究解決 ,比如需要更好地理解 UWB 傳播信道的特點(diǎn) ,建立信道模型 ,解決多徑傳播；需要進(jìn)一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術(shù)；研究新的調(diào)制技術(shù) ,進(jìn)一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度等。 UWB 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成框圖 UWB 發(fā)射機(jī)組成框圖 UWB發(fā)射機(jī)直接發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以， UWB 發(fā)射機(jī)比現(xiàn)有的無線發(fā)射設(shè)備要簡單得多。 THUWB發(fā)射機(jī)組成框圖如圖 23所示 [5]。圖 23 UWB 發(fā)射機(jī)組成框圖調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時延控 制脈沖信號發(fā)生器的發(fā)送時刻，脈沖信號發(fā)生器輸出的 UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產(chǎn)生電路的一個關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當(dāng)于一個濾波器。 UWB 接收機(jī)組成框圖 THUWB 接收機(jī)采用相關(guān)接收方式，接收機(jī)框圖如圖 4所示。圖 4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣 /保持電路三部分組成 [5]。接收機(jī)與發(fā)射機(jī)類似，兩者的區(qū)別在于接收機(jī)的基帶信號處理器從取樣 /保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。圖 24 UWB 接收 機(jī)組成框圖 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景 UWB系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下 ,UWB 具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢 ,最大可以提供高達(dá) 1000Mbps 以上的傳輸速率 ,使 UWB 同其它短距離無線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯 ,如表 1所示?，F(xiàn)有的各種無線解決方案 (例如,Bluetooth 等 )的速率均低于 100Mbit/s,UWB 則在 10m左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制 ,UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆 ,通信因而變得更為方便 [6]。 結(jié)束語無線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當(dāng)中 ,對容量不斷增長的要求需要一種 不對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無線通信方案 ,超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。 UWB技術(shù)對于無線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競爭力的 ,隨著研究的深入 ,憑借多方面的優(yōu)勢 ,它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?3G 領(lǐng)域 ,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間 [8]。 [來源：論文 ][1][2][3][4][5][6][7][8][9]表 1幾種短距離無線通信比較 Bluetooth UWB 工作頻率 ~ ~ 傳輸速率 54Mbps 小于 1Mbps 大于 480Mbps 通信距離 10m~100m 10m 小于 10m發(fā)射功率 1瓦以上 1毫瓦 ~100 毫瓦 1毫瓦以下容量空間 80kbps/m2 30kbps/m2 1000kbps/m2 應(yīng)用范圍無線局域網(wǎng)家庭和辦公室互連近距離多媒體終端類型筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)筆記本、移動電話、掌上電腦、移動設(shè)備無線電視、 DVD,高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 3 MATLAB 軟件工具介紹 MATLAB 語言的概述 MATLAB 是一種科學(xué)計算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計與復(fù)雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運(yùn)算高效且內(nèi)容豐富， 很容易由用戶自行擴(kuò)展。因此，它已成為大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用且必不可少的工具。 MATLAB 是 矩陣實(shí)驗(yàn)室 (MATrix LABoratoy)的縮寫，它是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，著重針對科學(xué)計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機(jī)語言相比，其特點(diǎn)是簡潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機(jī)交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺，并且隨計算機(jī)硬、軟件的更新而用時升級。因而， MATLAB 語言是數(shù)值 計算用得最頻繁的電子信息類學(xué)科工具。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。 MATLAB 的歷史在 1980 年前后，美國的 Cleve Moler 博士在 New Mexico 大學(xué)講授線性代數(shù)課程時，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級語言編程極為不便，便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB(MATrix LABoratory，矩陣實(shí)驗(yàn)室 )，它是集命令翻譯、科學(xué)計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過在該大學(xué)進(jìn)行了幾次的試用之后，于 1984 年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包 LINPACK 和特征計算軟件包 EISPACK 中 的子程序?yàn)榛A(chǔ)發(fā)展而成的一種開放型程序設(shè)計語言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計算問題的復(fù)雜程序，對問題進(jìn)行分段甚至逐句編程處理，顯然這與 C、 FORTRAN 等傳統(tǒng)高級語言完全不同。在 MATLAB 下，矩陣的運(yùn)算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得 MATLAB 的應(yīng)用范圍越來越廣泛， Moler 博士等一批數(shù)學(xué)家與軟件專家組建了名為 MathWorks 的軟件開發(fā)公司，專門擴(kuò)展并改進(jìn) MATLAB。為了準(zhǔn)確地把一個控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計算機(jī)，然 后對之進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真， 1990 年 MathWorks 軟件公司為MATLAB 提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為 SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件 SIMULA 類似，所以在 1992 年正式改名為 SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當(dāng)容易。 SIMULINK 的出現(xiàn)，更使得 MATLAB 的控制系統(tǒng)的仿真 與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。 MATLAB 語言的特點(diǎn) MATLAB 語言有以下特點(diǎn)。 (1)起點(diǎn)高每個變量代表一個矩陣，以矩陣運(yùn)算見長。當(dāng)前的科學(xué)計算中，幾乎無處不用矩陣運(yùn)算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。 (2)人機(jī)界面適合科技人員 MATLAB 的語言規(guī)則與筆算式相似。 MATLAB 的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無需定義。MATLAB 不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無需編譯。 MATLAB 是以解釋方式工作的，即 它對每條語句解釋后立即執(zhí)行，若有錯誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。 (3)強(qiáng)大而簡易的做圖功能能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標(biāo)繪圖，能規(guī)定多種坐標(biāo)系， (極坐標(biāo)系、對數(shù)坐標(biāo)系等 )，能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。 (4)智能化程度高繪圖時自動選擇坐標(biāo)，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強(qiáng)，易于調(diào)試。