【正文】 率譜的也呈現(xiàn)梳 狀 。 Fn=Fs/2。 figure(6) plot(t,noise)。 ym=yp+noise。 FFTYM=FFTYM(1:NumUniquePts)。 MYM(length(MYM))=MYM(length(MYM))/2。 FFTYUM=fft(yum,NFFYUM)。 MYUM=MYUM*2。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFYUM。 FFTYC=FFTYC(1:NumUniquePts)。 MYC(length(MYC))=MYC(length(MYC))/2。 plot(t,ym)。ylabel(39。Modulated pulse train39。 plot(f,MYM)。ylabel(39。 subplot(2,2,3)。)。 grid on。TIME39。)。 grid on。FREQUENCY39。)。 plot(f,20*log10(MYUM))。ylabel(39。 figure(3) subplot(2,2,1)。)。 title(39。 subplot(2,2,2)。)。 grid on。FREQUENCY39。)。 LEN=length(yc)。 else。 po=pv。Comparator output39。)。 grid on。 ycfo=filter(yc,1,ht)/Fs。 NumUniquePts=ceil((NFFYCFO+1)/2)。 MYCFO(1)=MYCFO(1)/2。 NFFYN=2.^(ceil(log(length(yn))/log(2)))。 MYN=abs(FFTYN)。 MYN=MYN/length(yn)。xlabel(39。AMPLITUDE39。)。xlabel(39。AMPLI。)。 subplot(2,2,2)。 title(39。)。 30 figure(4) subplot(2,2,1)。 MYN(1)=MYN(1)/2。 NumUniquePts=ceil((NFFYN+1)/2)。 MYCFO=MYCFO/length(ycfo)。 MYCFO=abs(FFTYCFO)。 NFFYCFO=2.^(ceil(log(length(ycfo))/log(2)))。 ht=(1/rc).*exp(t/rc)。Voltage39。 xlabel(39。 plot(t,po)。 end。 if yc(ii)=pt。 pt=.5 H=5。ylabel(39。 plot(f,20*log10(MYC))。AMPLITUDE39。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。xlabel(39。)。FREQUENCY39。 grid on。ylabel(39。 plot(f,MYUM)。Unmodulated pulse train39。ylabel(39。 plot(t,yum)。20LOG10=DB39。xlabel(39。)。FREQUENCY39。 grid on。)。TIME39。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFYC。 MYC=MYC*2。 FFTYC=fft(yc,NFFYC)。 MYUM(length(MYUM))=MYUM(length(MYUM))/2。 FFTYUM=FFTYUM(1:NumUniquePts)。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFYM。 MYM=MYM*2。 FFTYM=fft(ym,NFFYM)。 B=1。 26 y =1*(1 4*pi.*((t)/pw).^2).* exp(2*pi.*((t)/pw).^2)。 pw=pw1/。但因數(shù)據(jù)調(diào)制使脈沖間隔變化不大，平滑改動(dòng)程度并不明顯，梳狀譜仍然存在，且發(fā)射的能量集中在脈沖重復(fù)頻率的整倍數(shù)處。)。FREQUENCY39。 grid on。ylabel(39。 plot(f,MY2)。Receiver correlator output39。ylabel(39。 plot(t,y2)。20LOG10=DB39。xlabel(39。)。FREQUENCY39。 grid on。)。TIME39。 grid on。)。 subplot(2,2,3)。ylabel(39。 plot(f,MY)。Modulated pulse train39。ylabel(39。 plot(t,y)。 MY2(length(MY2))=MY2(length(MY2))/2。 FFTY2=FFTY2(1:NumUniquePts)。 y2=yc。 MY1(1)=MY1(1)/2。 NumUniquePts=ceil((NFFY1+1)/2)。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFY。 MY=MY*2。 FFTY=fft(y,NFFY)。 yum=B*y+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... B*(14*pi.*((t10e9)/pw).^2).*exp(2*pi.*((t10e9)/pw).^2)。 A=1。 pw=pw1/。這種方式不需要絕對的參考值，即系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不需要考慮信道估計(jì)，只需要兩個(gè)碼元的相位 /幅度的差值，因此，差分相干可以大大簡化接收機(jī)結(jié)構(gòu)。 常見的 RAKE 接收機(jī)有最大比合并 （ MRC） 、選擇性合并 （ SC） 和綜合選擇性合并 （ GSC） 三種，它們共同的思想就是分集接收，通過分集接收解決無線信道中的多徑衰落問題。 包絡(luò)檢測 包絡(luò)檢測是利用一些模擬器件來探測接收到的脈沖包絡(luò)，從而完成信息判斷的解調(diào)方法，這種方式性能較差，通常在需要降低接收機(jī)成 本 時(shí)采用，但是接收機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單。 M 狀態(tài) Walsh 碼調(diào)制就是利用M 狀態(tài) Walsh 碼取代 THPPM 中的偽隨機(jī)序列實(shí)現(xiàn)跳時(shí)脈位調(diào)制的。 偽混沌跳時(shí)調(diào)制 PCTH PCTH 根據(jù)調(diào)制的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生非周期的混沌編碼，用它替代 THPPM 中的偽隨機(jī)序列和調(diào)制的數(shù)據(jù)，控制短脈沖 的發(fā)送時(shí)刻 ， 使信號(hào)的頻譜發(fā)生變化。 fT 和 PT 分別表示幀持續(xù)時(shí)間和位持續(xù)時(shí)間，且 /fcTT等于 cN ，第 k 個(gè)用戶發(fā)送波形為： 1( ) ( ) ( )0( ) ( )cNk k kf n f cjnS t d a t jT n T???? ? ? ?? ? ??? （ 38） 18 如果數(shù)據(jù)序列是分布為 (.. )iid ， 且均值為零的隨機(jī)變量，則 DSBPSK 調(diào) 制的 UWB 信號(hào)的 PSD 函數(shù) ()f? 僅包含連續(xù)譜，不含離散譜。如果數(shù)據(jù)序列是隨機(jī)變量，它的分布為 (.. )iid ，且均值為 零，則 THBPSK 調(diào)制的 UWB 信號(hào)的 PSD 函數(shù)中僅包 含連續(xù) 譜，不含離 散譜。 UWB 的二相調(diào)制包括跳時(shí)二相調(diào)制 THBPSK 和直擴(kuò)二相調(diào)制 DSBPSK。 二相調(diào)制 BPSK 二進(jìn)制相位調(diào)制的形式類似于傳統(tǒng)數(shù)字通信中的 BPSK 調(diào)制方式。 脈幅調(diào)制 PAM PAM 調(diào)制方式是 UWB 信號(hào)的一種典型波形調(diào)制方式。 設(shè)系統(tǒng)有 k 個(gè)用戶，第 k 個(gè)用戶發(fā)送的 THPPM 信號(hào)為： ( ) ( ) ( )[ / ]( ) ( )sk k ktr tr f j c j NjS t W t jT C T d???? ? ?? ? ? ?? （ 32） 式（ 32） 中， fT 和 cT 分別為幀持續(xù)時(shí)間和位持續(xù)時(shí)間 ， fT 一般在幾十 ns 到幾百 ns 16 之間， cT 一般在 之間， ? ?()kjC為第 k 個(gè)用戶的偽隨機(jī)序列，分布在 10 hN?? 之間， ? ?()kjC的周期為 pN ，定義 p p fT NT? ,它是 ()()ktrSt的周期， ? ?()kjd為用戶的信息位， ??z 表示取 z 的整敦部分， j 是幀號(hào)， ()trWt是發(fā)送的脈沖波形， ? 對應(yīng)于 2 進(jìn)制脈位調(diào)制，當(dāng)調(diào)制數(shù)據(jù)為“ l”時(shí)，脈沖發(fā)送時(shí)間比調(diào)制數(shù)據(jù)為“ 0”時(shí)延遲 ? 秒，如果為“ 0”，則無時(shí)移。在現(xiàn)有的 UWB 系統(tǒng)中，常用的調(diào)制方式 主要有跳時(shí)脈位調(diào)制 THPPM、脈幅調(diào)制 PAM、二相調(diào)制 BPSK、開關(guān)鍵控 OOK、偽混沌跳時(shí)調(diào)制 PCTH、 M 狀態(tài) Walsh 碼調(diào)制以及這些調(diào)制方式的結(jié)合方式。在勘探 領(lǐng)域，利用 UWB 技術(shù)，可以探測到地表以下數(shù)米深的物質(zhì)。 采 用無線連接，可以避免使用額外的電纜，而且放置方便、靈 活。 (2)智能交通系統(tǒng) UWB 系統(tǒng)同時(shí)具有無線通信和定位的功能，可以方便地應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，為汽車防撞系統(tǒng)、智能收費(fèi)系統(tǒng)、測速系統(tǒng)等提供高性能、低成本的解決方案。 ③只要 MP3 播放器進(jìn)入個(gè)人電腦 /手提電腦、家庭影院 MP3 服務(wù)器的覆蓋范圍，即可傳輸數(shù)兆的 MP3 音頻數(shù)據(jù)。借助 UWB， 用戶甚至沒必要將所有這些設(shè)備都安裝在同一個(gè)房間內(nèi)。 UWB 技術(shù)，特別是采用無載波脈沖方式時(shí)，具有較強(qiáng)的透視功能，可以穿透數(shù)層墻壁進(jìn)行通信、成像或定位。此外， FCC 制定的標(biāo)準(zhǔn)中還對中心頻率 cf 附近 50MHz 頻帶范圍內(nèi)輻射信號(hào)峰值給出了限制指標(biāo)，這個(gè)極限值為0 /50dB MHz ，即對中心頻率 cf 附近 50MHz頻帶范圍內(nèi)計(jì)算的功率應(yīng)限定在 0dBm內(nèi)。特殊情況下，如果整個(gè)帶寬 B 范圍內(nèi)，由掩蔽所確定的 mbEIRP 值為一常數(shù)，則可以得到： 2 24377Smb VBE IR P E IR P Dmb ??? (25) 式（ 25）給出了 mbEIRP 作為帶寬 B mb? 的信號(hào)的最大容 許 EIRP 的正式定義。但一般來說，在 某一給定的頻率處，輻射掩蔽是以功率值（典型單位是 dBm）而不是以功率密度值給出的。假設(shè)單個(gè)脈沖的能量為 PE ，則代表一個(gè)比特的所有脈沖的總能量為 SPNE ,在b S ST NT? 假設(shè)下的平均功率 avP 就為： S P S P Pav h S S SN E N E EP T N T T??? （ 24） 式 （ 24） 中， 1/ST 指脈沖的重復(fù)頻率。 FSZ 跟自由空間的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)有關(guān)，大約等于 377? （精確值為 120? )。 圖 兩次變頻收發(fā)機(jī)（傳統(tǒng)方案） 圖 直接變頻收發(fā)機(jī)（改進(jìn)型方案） 圖 直接中頻采樣收發(fā)機(jī)（軟件無線電方案） 圖 超寬帶 UWB 收發(fā)機(jī) 11 功率限制和輻射掩蔽 通常來說，超寬帶無線電信號(hào)是與其他的無線電信號(hào)同時(shí)存在的，因此，可能對其他通信系統(tǒng)的干擾必須要限定在某一范圍內(nèi)，這就意味著在任一給定頻率上的空中接口都必須有一個(gè)最大允許功率，這個(gè)功率的值一般由輻射掩蔽 （ emission mask） 來確定。它是每秒數(shù)十兆的速率發(fā)射和接收脈寬小于 lns 的窄脈沖信號(hào)，信息通過脈沖位置調(diào)制（ PPM）調(diào)制到精確定時(shí)的脈沖串中去。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信體制大幾百倍甚至幾千 倍。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術(shù)的經(jīng)典超寬帶無線電通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的。 第五章總結(jié)了全文的工作。 論文的主要內(nèi)容 本文 在 對 UWB 技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的介紹和分析的基礎(chǔ)上，主要就超寬帶技術(shù)中的 調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，并搭建了調(diào)制仿真平臺(tái)，從實(shí)驗(yàn)的角度對基于高斯脈沖的超寬帶的基本調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了對比研究和分析。 另外，國際學(xué)術(shù)界對超寬帶無線通信的研究也越來越深入：國際上已經(jīng)成立了超寬帶工作組（ UWB ORG），并且召開了第一屆超寬帶專題學(xué)術(shù)會(huì)議； IEEE JournaI on Selected Areas in Communication雜志在 2020 年出版了有關(guān) UWB技術(shù)的專輯論文 “ Ultra Wide Band Radio in MultiAccess Wireless Communication”； 俄羅斯也在 2020 年召開了雷達(dá)、通訊及 8 聲學(xué) 中超寬帶技術(shù)的 UWBSRCA 專題會(huì)議。該公司一直在設(shè)計(jì)其自己的 UWB 芯片組，預(yù)計(jì)今年內(nèi)能投入生產(chǎn)。英特爾認(rèn)為，在操作系統(tǒng)的支持方面，如果繼續(xù)使用現(xiàn)有的軟件，那么開發(fā)成本將大大降低，這是因?yàn)?UWB只不過是相當(dāng)于接口最下層的物理層規(guī)格，因此，英特爾將 UWB 定位于“無線 ” 。 7 美國 Time Domain 公司利用單脈沖技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出數(shù)據(jù)率達(dá) 156kbps，平均發(fā)射功率為 250 微瓦 ，傳輸距離達(dá) 16 千米 的全雙工系統(tǒng)，以及傳輸距離為 10 米 （ 穿越兩面墻壁 ） ，平均發(fā)射功率為 50 微瓦，數(shù)據(jù)率達(dá) 5Mbps，不用糾錯(cuò)編碼，誤比特率為 0 的單向傳輸演示系統(tǒng)。如果 UWB 的 目 標(biāo)是得到高信道容量或高速數(shù)據(jù)速率，那么可以通過將平均脈 沖頻率提高到 2GHz 以上或?qū)l(fā)送信號(hào)的功率提高（如果允許且不造成干擾）的方法來達(dá)到這一目的，這就會(huì)與常規(guī)的無線通信系統(tǒng)一樣，即 UWB系統(tǒng)