【正文】 是固定不變的。 PPM的優(yōu)點(diǎn)在于：它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號(hào)控制脈沖位置，不需要進(jìn)行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)，因此，PPM是早期UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。 脈沖位置調(diào)制（PPM） 脈沖位置調(diào)制是最典型的超寬帶無線通信調(diào)制方式。一般情況下，為了保持較寬的帶寬，室內(nèi)UWB系統(tǒng)最好選用高斯脈沖的五階導(dǎo)數(shù)作為發(fā)射脈沖，而室外UWB系統(tǒng)應(yīng)選用七階導(dǎo)數(shù)作為發(fā)射脈沖。k階高斯脈沖沒有直流分量，所以一般都是用高斯脈沖的k階導(dǎo)函數(shù)用作UWB的發(fā)射脈沖，可以通過改變脈沖形成因子和其導(dǎo)函數(shù)的階數(shù)k來設(shè)計(jì)出具有不同頻譜特性的高斯脈沖，以便滿足FCC對(duì)UWB信號(hào)的頻譜要求。習(xí)慣上，將正、負(fù)峰值之間的寬度定義為一階高斯脈沖的脈沖寬度，由定義可得到脈沖寬度。 形成因子對(duì)高斯脈沖的影響 高斯脈沖形成因子決定著脈沖幅度和脈沖寬度，減小將會(huì)使脈沖寬度壓縮，從而擴(kuò)展傳輸信號(hào)的帶寬。隨著導(dǎo)函數(shù)階數(shù)k的增加，導(dǎo)函數(shù)將向頻率高端移動(dòng)，中心頻率也隨著求導(dǎo)次數(shù)的增加而增大。 將高斯脈沖由傅氏變換可得： （） 于是，k階高斯脈沖的傅氏變換為： （） 由可求得幅度譜峰值相應(yīng)的頻率，即峰值頻率為： （） 可見，k階高斯脈沖的峰值頻率由脈沖成形因子和階數(shù)k共同決定的。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 圖32 形成因子= k階導(dǎo)數(shù)的時(shí)域波形（a） 基本高斯脈沖；（b）k=1；（c）k=2；（d）k=3；（e）k=4；（f）k=5。對(duì)高斯脈沖P（t）求k階（k=1,2,3...n）的導(dǎo)數(shù)。并且很多的超寬帶脈沖波形可以通過對(duì)高斯脈沖進(jìn)行高通濾波來得到，所以研究高斯脈沖是十分必要的。 、帶寬可控，即窄脈沖能夠隨著系統(tǒng)的不同而處于不同的中心頻率，占用不同的帶寬。脈沖波形是超寬帶通信中的一項(xiàng)重要性能，直接影響它的傳輸速率以及與其它無線通信系統(tǒng)的共存性。 UWB系統(tǒng)的基本模型如圖31所示，主要有發(fā)射部分、無線信道和接收機(jī)部分構(gòu)成，本文主要研究超寬帶的脈沖成形技術(shù)、調(diào)制技術(shù)和接收技術(shù)。 第3章 超寬帶技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) 超寬帶無線電中的信息載體為脈沖無線電，它是一種占空比很小的窄脈沖（納秒級(jí)寬度）。 干擾問題始終是制約民用超寬帶技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要問題。由于超寬帶系統(tǒng)使用很寬的頻譜，因此與很多其他的無線通信系統(tǒng)頻譜重疊。表22所示為幾種近距離無線通信技術(shù)的比較。 ZigBee是一種低速率、低時(shí)延、低功耗、低成本、低復(fù)雜度的無線連接技術(shù)，固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備均可使用。UWB技術(shù)的優(yōu)越性在于其高的傳輸速率，有效距離差不多，功耗也差不多，但UWB的傳輸速率是藍(lán)牙速度的幾百倍。而UWB只能在10m以內(nèi)的范圍通信，但UWB有著幾百兆的高傳輸速率。 圖21 各種短距離通信系統(tǒng)的空間容量比較 超寬帶與其他近距離無線通信技術(shù)的比較 當(dāng)今流行的近距離無線通信技術(shù)主要有超寬帶技術(shù)（UWB）、藍(lán)牙（Bluetooth）、 ZigBee（）RFID等。 （7）穿透力強(qiáng)，定位精確。 （5）數(shù)據(jù)傳輸率高。UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，所以其系統(tǒng)功耗低。 （2）隱蔽性好，保密性強(qiáng)。由于其信號(hào)在頻域上覆蓋了很寬的頻帶，包括現(xiàn)在大多數(shù)無線通信系統(tǒng)的工作頻段，因此在超寬帶技術(shù)的發(fā)展過程中，美國(guó)聯(lián)邦委員（FCC）會(huì)等有關(guān)組織對(duì)超寬帶系統(tǒng)的頻譜提出了十分嚴(yán)格的要求，以避免對(duì)現(xiàn)有重要通信系統(tǒng)產(chǎn)生可能的干擾。超寬帶是指系統(tǒng)帶寬與系統(tǒng)中心頻率之比大于20%或者系統(tǒng)帶寬大于500MHz的通信系統(tǒng)。 2002年4月22日，F(xiàn)CC頒布了UWB占用帶寬的有關(guān)條例，允許UWB技術(shù)和產(chǎn)品參與商業(yè)化運(yùn)作。表21所示為UWB里程碑事件。Scholtz詳細(xì)地綜述了這種被稱為“沖激無線電”技術(shù)的應(yīng)用，以及該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，表明在同一個(gè)區(qū)域中沖激無線電通信系統(tǒng)可以容納大量的用戶，而且這種沖激無線電超寬帶信號(hào)具有比窄帶信號(hào)更強(qiáng)的抗多徑能力，從而使超寬帶在無線通信中的應(yīng)用開始受到廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)代意義上的超寬帶無線電又稱為沖激無線電技術(shù)，出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。但是，UWB技術(shù)的協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，目前，只有美國(guó)允許民用UWB器件的使用；而歐洲正在討論UWB的進(jìn)一步使用情況，并觀望美國(guó)的UWB標(biāo)準(zhǔn)。索尼、時(shí)域、摩托羅拉、英特爾、戴姆勒—克萊斯勒等高技術(shù)公司都已涉足UWB技術(shù)的開發(fā)，將各種消費(fèi)類電子設(shè)備以很高的數(shù)據(jù)傳輸率相連，以滿足消費(fèi)者對(duì)短距離無線通信小型化、低成本、低功率、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蟆?國(guó)外：早在1965年，美國(guó)就確立了UWB的技術(shù)基礎(chǔ)。第1章 緒論 : 隨著英特網(wǎng)、多媒體和無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們與信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)密不可分，人們對(duì)實(shí)現(xiàn)高速率、高質(zhì)量無線多媒體業(yè)務(wù)的需求越來越迫切，便攜式電子設(shè)備與英特網(wǎng)之間的短距離高速無線通信已經(jīng)成為未來通信技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。自此，此技術(shù)開始引起業(yè)界廣泛關(guān)注。 UWB接收機(jī)的研究與開發(fā)需要解決如下的關(guān)鍵技術(shù)： 接收機(jī)技術(shù) UWB脈沖信號(hào)具有天然的多徑分辨能力，因此可以采用RAKE接收技術(shù)對(duì)抗多徑信道引起的時(shí)間彌散。 UWB技術(shù)之所以成為無線通信領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)之一，是由于用戶需求和UWB技術(shù)的性能特點(diǎn)共同決定的。UWB方式占用帶寬非常寬，且由于頻譜的功率密度極小，它具有通常擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)。超寬帶的核心是沖激無線電技術(shù)，其帶寬大于目前所有通信技術(shù)的帶寬，且抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，滿足10m之內(nèi)的無線個(gè)人局域網(wǎng)。. . . . . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 專 業(yè) 無線電技術(shù) 班 次 11613 姓 名 曾麒麟 指導(dǎo)老師 楊新明 成 都 工 業(yè) 學(xué) 院 二0一 四 年 學(xué)習(xí)參考超寬帶無線通信技術(shù)及主要應(yīng)用摘要：相對(duì)有線通信，無線通信最大的優(yōu)點(diǎn)在于其可移動(dòng)性。在這樣的背景下，超寬帶技術(shù)引起了人們的重視，已逐漸成為無線通信領(lǐng)域研究開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)。[關(guān)鍵詞] 超寬帶無線通信技術(shù)；無線個(gè)人局域網(wǎng)；多址技術(shù)；脈沖調(diào)制學(xué)習(xí)參考目 錄前 言 1第1章 緒論 2第2章 UWB技術(shù)簡(jiǎn)介 4 超寬帶無線技術(shù)的背景 4 超寬帶無線技術(shù)的概念 5 超寬帶無線技術(shù)的主要特點(diǎn) 5 超寬帶與其他近距離無線通信技術(shù)的比較 6 超寬帶系統(tǒng)對(duì)其它系統(tǒng)的干擾 7第3章 超寬帶技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) 9 超快帶系統(tǒng)的基本模型 9 脈沖成形技術(shù) 9 超寬帶系統(tǒng)對(duì)脈沖波形的要求 10 高斯脈沖的時(shí)域波形 10 高斯脈沖的頻譜特性 12 形成因子對(duì)高斯脈沖的影響 14 15 脈沖位置調(diào)制（PPM） 15 脈沖幅度調(diào)制（PAM） 15 多頻帶脈沖調(diào)制 16 17 THPPM多址方式 17 DSCDMA多址方式 18 PCTH超寬帶多址技術(shù) 19 幾種多址技術(shù)的比較 20第4章 超寬帶接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù) 21 RAKE接收機(jī) 21 多徑分集接收策略和多徑合并策略 22 多徑分集接收策略 22 多徑合并策略 23 定時(shí)同步技術(shù) 23 信道估計(jì)技術(shù) 24第5章 UWB技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程及其應(yīng)用 25 UWB信號(hào)的頻譜管理 25 規(guī)范UWB信號(hào)頻譜的必要性 25 FCC關(guān)于UWB信號(hào)頻譜的規(guī)范 25 超寬帶技術(shù)的應(yīng)用 26 超寬帶技術(shù)在高速無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 27 超寬帶技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用 27 超寬帶技術(shù)的不足與改進(jìn) 28 超寬帶天線的發(fā)展 29 超寬帶芯片設(shè)計(jì) 29 超寬帶商用產(chǎn)品的開發(fā) 30 超寬帶技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用前景 30結(jié) 語 32致 謝 33參考文獻(xiàn) 34學(xué)習(xí)參考前 言 超寬帶無線通信技術(shù)（UWB）是一種無載波通信技術(shù)，UWB不使用載波，而是使用短的能量脈沖序列，并通過正交頻分調(diào)制或直接排序?qū)⒚}沖擴(kuò)展到一個(gè)頻率范圍內(nèi)。UWB發(fā)出的脈沖電波直接按照0或1發(fā)送出去，由于只在需要時(shí)發(fā)送脈沖電波，因而大大減小了耗電量。最常見的THPPM多址技術(shù)和DSCDMA多址技術(shù)等，是進(jìn)行用戶分離的最佳多址技術(shù)。 2002年2月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)批準(zhǔn)限用于軍用雷達(dá)的超寬帶技術(shù)可用于民用產(chǎn)品上，同年4月。 UWB的主要特點(diǎn)是傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低等，有可能解決企業(yè)、家庭、公共場(chǎng)所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。但是國(guó)內(nèi)目前關(guān)于UWB技術(shù)的深入研究?jī)H限于雷達(dá)方面，關(guān)于UWB通信系統(tǒng)的研究還沒有形成規(guī)模。 民用方面：由于超寬帶技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)使其在無線通信方面具有很大的潛力，近幾年來國(guó)外對(duì)UWB信號(hào)應(yīng)用的研究比較熱門，主要用于通信(如家庭和個(gè)人網(wǎng)絡(luò)，公路信息服務(wù)系統(tǒng)和無線音頻、數(shù)據(jù)和視頻分發(fā)等)、雷達(dá)(如車輛及航空器碰撞/故障避免，入侵檢測(cè)和探地雷達(dá)等)以及精確定位(如資產(chǎn)跟蹤、人員定位等)。2002年2月14日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)正式通過了將UWB技術(shù)應(yīng)用于民用的議案，定義了三種UWB系統(tǒng)：成像系統(tǒng)、通信與測(cè)量系統(tǒng)、車載雷達(dá)系統(tǒng)，并對(duì)三種系統(tǒng)的EIRP(全向有效輻射功率)分別做了規(guī)定。第2章 UWB技術(shù)簡(jiǎn)介 超寬帶無線技術(shù)的背景 超寬帶技術(shù)最早可于追溯到100年前波波夫和馬可尼發(fā)明越洋無線電報(bào)的時(shí)代，馬可尼發(fā)明的火花隙發(fā)射器的信號(hào)就占據(jù)了很寬的頻帶。由于超寬帶系統(tǒng)能夠與其他窄帶系統(tǒng)共享頻帶，從80年代開始，隨著頻帶資源的緊張以及對(duì)于高速通信的需求，超寬帶技術(shù)開始被應(yīng)用與無線通信領(lǐng)域。此外，通過降低數(shù)據(jù)率提高應(yīng)用范圍，具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)；UWB也使用與短距離數(shù)字化的音視頻無線連接、短距離寬帶高速無線接入等相關(guān)民用領(lǐng)域。1980～2000年FullertonMcEwanMoreyYoungBeckener基于雪崩晶體管的系統(tǒng)和天線等；基于雪崩晶體管系統(tǒng)、接收機(jī)和采樣器；基于雪崩晶體管商業(yè)GPR系統(tǒng)、大耳朵和天線等；堆砷化鎵半導(dǎo)體開關(guān)管。 超寬帶無線技術(shù)的概念 UWB的核心是沖激無線電技術(shù)，即用持續(xù)時(shí)間非常短（亞納秒級(jí)）的脈沖波形來替代傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的持續(xù)波形，信號(hào)所占的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。 由上述定義可以看出，現(xiàn)在的超寬帶技術(shù)包括了任何可以使用超寬帶頻譜的通信形式。UWB通過發(fā)送納秒級(jí)脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需的上、下邊頻，也不需要本地振蕩器、功率放大器和混頻器等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備集成更為簡(jiǎn)化。 （3）功耗低。工作在如此低的功