基于跳時脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設計研究畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-07 10:06:10 本頁面
【正文】 率譜密度 (PSD)。 5. 功率限制，由于超寬帶通信占用很寬的頻帶，對輻射功率的控制必須嚴格，以免對其它系統(tǒng)造成干擾 。 2. 優(yōu)化脈沖波形，不同的脈沖波形，其頻譜特性又很大的差別，因此波形應根據(jù)實際的應用來選擇 。 THUWB是對脈沖除了進行調(diào)制外，還要用偽隨機碼或偽隨機噪聲 (PN)對數(shù)據(jù)符號進行編碼，編碼后的數(shù)據(jù)符號引起脈沖在時間軸上的偏移 ?；谔鴷r脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 7 頁 共 21 頁 第 2章 跳時脈位調(diào)制超寬帶發(fā)射機 超寬帶無線通信的調(diào)制方式被分為傳統(tǒng)的基于沖擊無線電 (IR)的方式和非傳統(tǒng)的基于頻域處理的方式。然后經(jīng)過傳輸編碼器，用整數(shù)值序列 c和二進制序列 a產(chǎn)生一個新序列 d，再把序列 d 輸入到 PPM 調(diào)制模塊產(chǎn)生一個單位脈沖序列，這些脈沖是在 jTs 基礎上偏移 dj。 UWB通信是通過發(fā)射和接收時域上很短的脈沖信號來傳輸信息的，它以每秒數(shù)十兆的速率發(fā)射和接收脈沖寬度小于 1 ns的窄脈沖信號。 脈沖波形：為使天線能將信號能量有效地輻射出去，脈沖無線電采用高斯函數(shù)的各階導數(shù)作為發(fā)射脈沖波形，可通過選擇脈沖寬度和階數(shù)來獲得不同的帶寬及中心頻率位置。為了滿足低廉的寬帶Inter無線接入和寬帶多媒體業(yè)務增長的需要，另一個主要的研究方向是建立短距離的高速連接和高 速無線個域網(wǎng) (WPAN)。 超寬帶無線通信技術的應用主要是民用和軍用兩方面。 超寬帶技術的現(xiàn)狀及應用 現(xiàn)代的超寬帶通信 [7]的應用開始于 1993年美國南加州大學的 Scholtz教授將碼分多址的概念和方法引入超寬帶通信領域。 1972年，一種高靈敏的短脈沖接收設備研制成功，進一步加速了 UWB技術的研究進展。 UWB系統(tǒng)占用的帶寬很大，但實際上并不存在如此寬的空閑頻帶，總要有部分頻帶與現(xiàn)有的無線系統(tǒng)使用的頻帶相重疊，甚至會對 GPS等其他窄帶無線通信形成干擾。另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機無法接收。 5. 抗干擾性強 UWB 采用跳時擴頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在 發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產(chǎn)生的噪聲。 3. 發(fā)送功率非常小 UWB 系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設備可以用小于 1mW 的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通信。 UWB 信號是持續(xù)時間非常短的脈沖串，占用的帶寬很大，因此它有一些十分獨特的特點。在 FCC的指導下，對 UWB的使用提供了在短距離、低發(fā)射功率，有極高的容量的要求。 基于跳時脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設計 研究 基于跳時脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 2 頁 共 21 頁 第 1 章 超寬帶無線通信 超寬帶技術的定義及特點 “超寬帶”是在輻射波形基礎上定義定的，它的概念首先由美國軍方于 1990 年提出，其定義的特征是信號的相對帶寬大于 20%25%的任何波形。 20xx年 4月，美國 FCC給出了“超寬帶”的兩種定義。其具體特點 [5]如下所示 : 1. 傳輸速率高 UWB 的傳輸速率可達到幾十 Mbit/s 到幾百 Mbit/s，有望高于藍牙 100 倍。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)電源的工作時間。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產(chǎn)生擴頻增益。 7. 多徑分辨能力強，定位精確 極短窄帶脈沖在空間和時間上都不容易產(chǎn)生重疊，因此 UWB 信號具有很強的多徑分辨能力，從而 UWB 系 統(tǒng)也具有很強的抗衰落能力。從本質(zhì)上來講， UWB可以用更窄的脈沖去換取帶寬和信噪比這兩個可變參量，但要使用更大的帶寬卻需要得到批準，同時信號在高帶寬上會平均降低信噪比，導致信道容量 的下降，因此 UWB系統(tǒng)也需要在帶寬效率、發(fā)送峰值功率、復雜度、靈活支持多速率和性能之間取得平衡。這時這項技術被稱為基帶無載波調(diào)制或沖擊無線電技術。 1994年之前，有關超寬帶無線通信領域的研究主要限于美國政府和軍方項目的研究， 1994年之后，隨著保密限制的逐漸解除，也由于網(wǎng)絡接入和寬帶信息的用戶需求，人們開始關注超寬帶無線通信 ，從而大大加快了這方面的研究。軍用超寬帶無線通信技術的研究和開發(fā)主要動因是利用超寬帶信號的隱蔽性、抗干擾性能、高數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)的多功能集成等，其用途主要是戰(zhàn)術電臺和移動無線網(wǎng)絡。同時由于 UWB系統(tǒng)的功率較低，從而可以避免干擾現(xiàn)象的發(fā)生。 調(diào)制方式：鑒于系統(tǒng)對功率有效性的要求較高， UWB 的調(diào)制 方式一般采用二進制的脈沖相位調(diào)制 (PPM)或二進制相移鍵控 (BPSK)。信息通過脈沖相位調(diào)制或脈沖監(jiān)控調(diào)制等方式調(diào)制到精確定時的脈沖串中去。再經(jīng)過最后一個脈沖形成濾波器形成信號， 波形為S(t)=? ??∞ ∞j )AjCjTcjTsp(t ε。基于脈沖 無線電的方式包括采用跳時方式的 THPPM和 THPAM、采用非跳時方式的直接序列調(diào)制 (DSUWB)、偽混沌調(diào)制 (PCUWB), OOK調(diào)制和混合調(diào)制等。而 DSUWB則 是用編碼后的數(shù)據(jù)符號對基本脈沖的幅度進行調(diào)制。 3. 提高脈沖重復頻率，以實現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸 。 6. 穩(wěn)定輸出，由于發(fā)射脈沖信號的寬度較窄、系統(tǒng)的傳輸速率較高，因此在接收端為保證解調(diào)、捕獲和同步的正確，避免因輸出不穩(wěn)定而帶來的誤碼率上升，就必須使脈沖產(chǎn)生器輸出的波形、相位保持較高的穩(wěn)定性。一個高斯脈沖 P(t)可以用式 31描述 : 2222 2)2(2 22 1)( ??? ??? tr eetp ???? ? （ 31） 這里 22 4??? ? 是脈沖形成因子， 2? 為方差。 現(xiàn)改變沖激脈沖的持續(xù)時間 tau，其他變量不變， tau分別為 , , ,調(diào)用函數(shù) waveform。 超寬帶脈沖信號的調(diào)制 PPM調(diào)制 脈沖相位調(diào)制 [12](PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。 跳時多址（ THMA） 跳時多址 (THMA)技術可以方便的與 PPM調(diào)制方式相結合形成跳時脈沖相位調(diào)制(THPPM)系統(tǒng)方案。 UWB系統(tǒng)中，跳時序列是超寬帶無線電實現(xiàn)多址通信的來源，它和傳輸?shù)男畔⒎柟餐刂茮_激脈沖的發(fā)送時刻。 UWB 信號的產(chǎn)生 [14]可以系統(tǒng)地描述如圖 33： 重復編碼器（ N S ， 1 ） 發(fā)送編碼器PPM 調(diào)制器偏移量 d j位置 jT s脈沖形成器P ( t )b a dR b = 1 / T b ( b / s ) R cb = N s / T b = 1 / T s ( b / s ) R c = N s / T b
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