【正文】 二進制源產生的比特數(shù) numbits，平均脈沖重復時間 Ts(單位為秒 )，每個比特映射的脈沖數(shù) Ns，碼片時間 Tc(秒 )，跳時碼的碼元最大值 Nh和周期 Np，沖激響應持續(xù)時間 Tm,脈沖波形形成因子 tau(秒 )， PPM時移 dPPM(秒 )。 [來源：論文 ][1][2][3][4][5][6][7][8][9] PAMDSUWB 調制方式 直接序列超寬帶信號的產生直接序列擴譜 (DSSS)是一種著名的數(shù)字調制方式。讓脈沖寬度遠遠小于切普間隔，很容易得到 DSSSUWB 的解析表達式。 SHAPE\*MERGEFORMAT 圖 45 PAMDSUWB 信號的發(fā)射方案假定待發(fā)射的二進制序列 b=(… ,b0,b1,… ,bk,bk 1,… )，其速率為Rb=1/Tb(b/s)，圖 45中的第一個系統(tǒng)將每個比特重復 Ns 次，得到序列：(… ,b0,b0,… ,b0,b1,b1,… ,b1,… ,bk,bk,… ,bk,bk 1,bk 1,… ,bk 1,… )=a*，其速率為 Rcb=Ns/Tb=1/Ts(b/s)。通常假定 Np 等于 Ns，更具一般性的假定是 Np等于 Ns的整數(shù)倍。在傳統(tǒng)的 DSSS 系統(tǒng)中，沖激響應 p(t)是持續(xù)時間為 Ts 的矩形脈沖。很容易知道，由于沒有時移而且脈沖以規(guī)則的時間間隔出現(xiàn)，計算式 (46)所示信號的 PSD要比計算式 (42)所示信號的 PSD更容易。我們考慮偽隨機 DS 碼，分配給一般用戶的是長度為 NP 的二進制碼序列。從圖 47 中可以看出每二組的10個脈沖與第一組的 10 個脈沖在極性上是相反的 。根據(jù) 2021 年， FCC公布的 UWB 定義，帶寬超過 500MHz 的信號都是 UWB 信號。應用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復用 (OFDM)。最后，每個符號調制一個不同的載波。仿真 OFDM 調制信號，考慮的是 OFDM 各個載波使用QPSK 調制的情況。 (2)numbits=8； fp=1e9； fc=50e9； T0=； TP=0； TG=50e9； A=1； N=2；圖 411 OFDMUWB 信號圖圖 411 OFDMUWB 信號幅度譜對比以上兩圖，可以看出，在同樣的時間里為了傳輸更多的符號，是以增加帶寬為代價的，也就是增加子載波的數(shù)量。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號的狀態(tài)數(shù)可以分為二進制 PPM(2PPM)和多進制 (MPPM)。在 OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。因此， PPM是 UWB 系統(tǒng)廣泛采用的調制方式。脈幅調制(PAM)是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)最為常用的調制方式之一。當發(fā)射能量相同時，使用二進制 PAM 調制的信號可以比使用二進制 PPM 調制的信號獲得更好的性能。 OFDM 可與 PPM、 PAM 等結合使用，將會有性能更好的調制技術出現(xiàn)。根據(jù)產生速率不同，擠兌超寬帶無線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點和應用領域。因而可以廣泛用于傳感器網絡、消防、公共安全、庫存盤點、人員監(jiān)護與救生等重要領域。結論超寬帶無線通信技術是目前發(fā)展的熱門技術。本論文是以采用 基帶脈沖傳輸技術的經典超寬帶無線電通信系統(tǒng)為基礎進行研究的。常采用不同的調制方案，對系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。 。通常，在一個通信系統(tǒng)中，應用何種調制方式不僅要看調制方式本 身性能，還要根據(jù)系統(tǒng)總的設計加以考慮。接著將仿真的基本工具 MATLAB 的使用說明簡單介紹。超寬帶無線電技術大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調制傳輸?shù)姆绞絻纱箢?。超寬帶信號具有很低的輻射功率，而這樣的輻射功率分布在某些方面 GHz的頻率范圍內，功率譜密度極低，類似白噪聲頻譜，具有低干擾 、低截獲概率特性；同時由于使用窄脈沖為信號載體并采用跳時擴頻，接收端必須已知發(fā)射端擴頻碼的條件下才能解調出發(fā)射數(shù)據(jù)來，加上它對多徑干擾具有很好的魯棒特性，非常適合在軍事保密通信的應用。利用脈沖超寬帶信號對障礙物的良好穿透特性與 精確測距功能，可以設計既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無線通信與定位系統(tǒng)。近年來，人們對超寬帶技術深入的研究使超寬帶技術在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產生與接 收、同步、集成電路等方面取得了重大進步，尤其是在超寬帶無線產生領域的技術進步，使超寬帶通信成為無線網絡的重要組成部分成為可能。由于 OFDM 技術的良好性能使得它在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用 [12]。 UWB系統(tǒng)常用的 PAM 有兩種方式：開關鍵控 (OOK)和二進制相移鍵控 (BPSK)。對此超寬帶信號的幅度譜仿真也證明了這一點。鑒于 UWB系統(tǒng)的復雜度和功率限制，實際應用中，常用的調制方式為 2PPM或2OPPM[3]。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關系，又可分為部分重疊的 PPM 和正交 PPM(OPPM)。 OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過頻率的合理選擇，能夠同現(xiàn)存的窄帶系統(tǒng)和開放頻段的通信系統(tǒng)具有很好的共存性，同傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)勢 [11]。 OFDM 仿真結果及其分析要發(fā)射的總比特數(shù) numbits；調制信號的中心頻率 fp；抽樣頻率fc；每個符號在其相應載波上的傳輸時間 T0；循環(huán)前綴的持續(xù)時間 TP；保護間隔時間 TG，矩形脈沖響應的幅度為 A， OFDM 系統(tǒng)的子載波數(shù) N。所有調制器使用相同的矩形波，其持續(xù)時間為 T： (48)如果符號在星座圖中的點用表示， OFDM信號中有 N個符號的數(shù)據(jù)塊的表達式如下 [1]： (49)而相應的復包絡是 (410)其中， S(t)是周期為 T0的周期函數(shù)。這些載波等間隔地位于頻域上，其間 隔為。為了盡量減小同窄帶通信系統(tǒng)的相互干擾， UWB采用較小的功率，于是UWB信號對于窄帶通信系統(tǒng)來說相當于熱噪聲，并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機檢測到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾 [1]。且 Np(信號每比特發(fā)射脈沖數(shù) )值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。 PAMDSUWB 仿真結果及其分析圖 47 由 PAMDSUWB 發(fā)射機產生的信號圖 (47)顯示了參數(shù)設置如下時所產生的 UWB 信號以 dBm 為單位的平均發(fā)射功率Pow，信號的抽樣頻率 fc，由二進制源 產生的比特數(shù) numbits，平均脈沖重復時間 Ts(單位為秒 )，每個比特映射的脈沖數(shù) Ns，碼片時間 Tc(秒 )，跳時碼的碼元最大值 Nh 和周期 Np，沖激響應持續(xù)時間 Tm,脈沖波形形成因子 tau(秒 )，PPM時移 dPPM(秒 )。 PAMDSUWB發(fā)射鏈路其系統(tǒng)模型如圖 46 所 示 .SHAPE\*MERGEFORMAT 圖 46 PAMDSUWB 發(fā)射機系統(tǒng)模型圖 46中的前兩個模塊分別表示二進制源和重復碼編碼器。以上系統(tǒng)級聯(lián)后的輸出信號可以表示為 (46)注意，與 TH 方式相似，比特間隔或比特持續(xù)時間，即傳輸一個比特所用的時間是 Tb=NsTs。序列 d進入第三個系統(tǒng) PAM 調制器，產生一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖 /s)的單位脈沖 (Dirac 脈沖 )序列，其位置在 jTs 處 [6]。第二個系統(tǒng)將 a*序列轉換成只含有正值和負值元素的序列 a=(… ,a0,… ,a1,… ,aj,aj 1,… )，轉換公式為： ().發(fā)射編碼器將一個由 1組成、周期為 Np 的二進制碼序列 c=(… ,c0,c1,… ,cj,cj 1,… )應用到序列 a=(… ,a0,… ,a1,… ,aj,aj 1,… )，產生一個新序列 d=a而在 DSUWB中，如果沒有專門的要求，這一過程可省略。具有 UWB特性的信號可以通過下面的過程產生：首先，用偽隨機碼或二進制 PN 碼序列對要發(fā)射的二進制進行編碼；其次，對一串窄脈沖進行幅度調制。圖 43 PPMTHUWB 發(fā)射機產生的信號圖 44 PPMTHUWB 的幅度譜由圖 44 可以看出， TH編碼和 PPM 調制都對幅度譜的高斯形狀產生扭曲。最后一個模塊是脈沖形成。第二個模塊表示重復碼編碼器。上面分析的 PPM調制的例子，引入了這個時間位移量，它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同，其實是上述思想的特殊例子，其中的是位移以后的波形。 [來源：論文 ][1][2][3][4][5][6][7][8][9]以上所有系統(tǒng)級