【正文】 （ UWB）的技術(shù)流行于 20世紀(jì) 80 年代，因?yàn)?信號(hào)的寬 帶性質(zhì)使它具有非常準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)信息， 使它僅用于基于雷達(dá)的 應(yīng)用程序，然而 由于在高速交換技術(shù)的最新發(fā)展，使 UWB 對(duì)于低成本的消費(fèi)通信應(yīng)用變得更加有吸引力的。 通過(guò) FCC 最近 的這些 發(fā)展 給了 英特爾一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)發(fā)展 硬件設(shè)施 ，它們可以依靠 存在 于 無(wú)線領(lǐng)域大量的 潛在的 優(yōu)勢(shì) 來(lái) 利用巨大的可用頻譜，而且正在提供一個(gè) 用 來(lái)驅(qū)動(dòng)未來(lái)的高速率應(yīng)用 引擎 的 整個(gè)行業(yè) 的 構(gòu)思。在此，謹(jǐn)向 江 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽空參加論文評(píng)審的各位老師表示最衷心的感謝 ! 28 外文文獻(xiàn)翻譯 超寬帶技術(shù)的短期或中期范圍 內(nèi)的 無(wú)線通信 杰夫福斯特，英特爾架構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，英特爾公司 埃文格林，英特爾架構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，英特爾公司 斯里尼瓦薩，英特爾架構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，英特爾公司 大衛(wèi)利珀，英特爾部連接的產(chǎn)品，英特爾公司 關(guān)鍵字 ：超寬帶，無(wú)線，通訊，局域網(wǎng)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) 摘要 超寬帶（ UWB）技術(shù)可以大致的 被 定義為 一個(gè) 占 有 超過(guò) 25％ 中心頻率 的帶寬 ，或者漲幅比 為 的帶寬 的 任何無(wú)線傳輸方案 。從設(shè)計(jì)選題，方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試， 江 老師都給予了很大的幫助。同時(shí)參考了大量設(shè)計(jì)方案及仿真模塊的參數(shù)配置。 誤碼率分析 本系統(tǒng)還分析了誤碼率，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的仿真統(tǒng)計(jì)，其誤碼率為*105 滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。 21 圖 信道參數(shù)圖 22 6 系統(tǒng)的仿真分析 通過(guò)對(duì)構(gòu)建的 UWB無(wú)線通信系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，分析了系統(tǒng)的跳頻時(shí)序，子頻帶頻譜，接收端信號(hào)頻譜和信道估計(jì) /補(bǔ)償?shù)男亲鶊D。 通過(guò) 反快速傅立葉變換（ IFFT）塊和增益模塊， 通過(guò)其完成相關(guān) 算法的 定點(diǎn)運(yùn)算。最后經(jīng)過(guò)跳頻和 濾 波 后發(fā)送到信道中。該提案支持 55480 Mb/s之間的數(shù)據(jù)傳輸速率變化 。 自相關(guān)模塊 自相關(guān)接收機(jī)的 一 種典型應(yīng)用是基于超寬帶信號(hào)的發(fā)送 參考(TR)接收機(jī) ,它的基本思想是發(fā)射機(jī)在時(shí)刻 t 發(fā)送 一 個(gè)引導(dǎo)脈沖 ,然后在 t+D 時(shí)刻發(fā)送第二個(gè)脈沖 ,該脈沖與引導(dǎo)脈沖完全 一 樣 ,調(diào)制信息被映射到第二個(gè)脈沖上。 16 4 超寬帶相關(guān)接收模塊設(shè)計(jì) 在進(jìn)行 UWB 相關(guān)接收設(shè)計(jì)時(shí) ,設(shè)計(jì)合適的相關(guān)器對(duì)接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。N 是觀測(cè)到的簇的數(shù)目 ,K(n)是第 n 簇內(nèi)接收到的多徑數(shù)目 , nka 是第 n 簇中第 k 條路徑的系數(shù) ,Tn 是第 n 簇到達(dá)時(shí)間 , nk? 是第 n 簇中第 k 條路徑的時(shí)延。根據(jù)沖激無(wú)線電應(yīng)用實(shí)際 ,需要考慮到脈沖在反射或穿 透障礙物時(shí)其性狀的變化。路徑損耗模型不僅對(duì)分析信道的可用性、傳輸頻帶的選擇等具有重要意義，而且對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃也非常重要。路徑損耗模型也稱為大尺度模型。超寬帶無(wú)線通信環(huán)境遠(yuǎn)比基于連續(xù)波的傳統(tǒng)窄帶或?qū)拵o(wú)線信道環(huán)境復(fù)雜。這樣，把第 一 步和第二步組合起來(lái)不難得到 一 下多脈沖調(diào)制技術(shù) :PPMTHSS、 PPMDSSS、PAMTHSS、 PAMDSSS、 BPMTHSS、 BPMDSSS。 一 般把第 一 步稱為擴(kuò)譜 (Spread Spectrum)，而把第二步稱為信息調(diào)制。當(dāng)采用多脈沖調(diào)制時(shí)，把傳輸相同信息的多個(gè)脈沖稱為 一 組脈沖，那么，多脈沖調(diào)制過(guò)程可以分兩步 :第 一 步為每組 脈沖內(nèi)部單個(gè)脈沖的調(diào)制 。實(shí)際上，也可以通過(guò)改變發(fā)射脈沖的時(shí) 間間隔或發(fā)射脈沖相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間的位置來(lái)傳遞信息，這就是 PPM 調(diào)制的原理。 BPM 調(diào)制和 OOK 調(diào)制方法是 PAM 調(diào)制的兩種簡(jiǎn)化形式。此外為允許多個(gè)用戶共享同 一 傳輸信道，在每個(gè)用戶發(fā)射脈沖的起始時(shí)間都加入 一 個(gè)唯 一 的、并且被相應(yīng)的接收機(jī)已知的偽隨機(jī)時(shí)移，以免多個(gè)用戶在同信道中因?yàn)橥瑫r(shí)發(fā)射信號(hào)而引起的信息沖突。 由上式進(jìn) 一步可以得到 peakf 和 k 的關(guān)系式 : 1peakfka ?? （ ） 超寬帶無(wú)線通信的調(diào)制技術(shù) 在超寬帶脈沖無(wú)線系統(tǒng)中，信息是調(diào)制在脈沖上傳遞的，既可以用單脈沖傳遞不同的信息，也可以用多個(gè)脈沖傳遞相同的信息。對(duì)高斯脈沖微分也會(huì)影響其能量譜密度。因此，同 一 波形可以通過(guò)改變脈沖形成因子的值來(lái)得到不同的帶寬?？紤]以高斯脈沖作為研究對(duì)象。在滿足該條件的前提下，有多種脈沖波形可供考慮。 高斯脈沖的基本波形為， ? ? 222 tarp t A e ??? （ ）其中， 2pA a??時(shí)， p(t)為單位能量脈沖 。各階微分脈沖波形均可由高斯 一 階導(dǎo)數(shù)通過(guò)逐 次求導(dǎo)得到。這種 LCR 天線是通過(guò)電流來(lái)激勵(lì)的，它的輻射功率正比于電流導(dǎo)數(shù)的平方。目前主要采用的有隧道二極管 (Tunnel Diode)，雪崩二極管 (Avalanche Diode)、雪崩三極管 (Avalanche Transistor)、階躍恢復(fù)二極管 (SRD， Step Recovery Diode)，飄移階躍恢復(fù)二極管 (DSRD， Drift Step Recovery Diode)和飄移階躍恢復(fù)三極管 (DSTR， Drift Step Recovery Transistor)[5]。輸出要穩(wěn)定，在發(fā)射脈沖寬度較窄、傳輸速率較高的情況下，要保證接收端正確地捕獲、同步和解調(diào)，必須要求脈沖產(chǎn)生器輸出的波形、相位保持較高的穩(wěn)定性 。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中頻譜特性的需要，選擇不同的波形 。根據(jù)超寬帶基帶脈沖的頻譜特性，超寬帶脈沖可以分為兩大類 :第 一 類是基帶脈沖，該脈沖包含從低頻到高達(dá)幾個(gè) GHz的頻率的連續(xù)帶寬 。 本文的結(jié)構(gòu) 本文 第一章介紹了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究背景、意義及所作的工作等；第二章 對(duì)超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和調(diào)制技術(shù)做了比較詳細(xì)的介紹；第三章對(duì) CM1 信道和超寬帶無(wú)線 通信系統(tǒng)的 信道的基本概念進(jìn)行了相關(guān)介紹；第四章 對(duì)超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng) 的 相關(guān)接收機(jī)模塊分自相關(guān)和互相關(guān) 兩個(gè) 模塊做了相關(guān)介紹；第五章分模塊詳細(xì) 地 描述了 simulink 建模方案； 第六章對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)的仿真進(jìn)行了詳細(xì)的分析。直到 2021年 1月 ，雙方仍然沒(méi)能使對(duì)方妥協(xié) [3]。后 一 種方案將可用的 頻段分成十幾個(gè) 500600MHz 左右的子頻帶，在每 一 個(gè)子頻帶上采用正交頻分復(fù)用 (OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)。 2021年 1 月 工作組成立，開(kāi)始了 UWB 的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。摩托羅拉等致 力于加快 UWB 技術(shù)普 及 的 公 司 作 為 成 員 在 2021 年 成 立 了 UWB 論壇()[2]。 2021 年 2 月，美國(guó) FCC 批 準(zhǔn)了 UWB 的商用，這是超寬帶技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中的 一 個(gè)里程碑，促使超寬帶技術(shù)成為了學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)代意義的超寬帶無(wú)線通信技術(shù)出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì) 90 年代，當(dāng)時(shí)，它的應(yīng)用只限于軍事和災(zāi)害救援等方面。根據(jù)香農(nóng)理論，無(wú)線信道的容量是與 其占用的信道帶寬成正比的， 所以 UWB能實(shí)現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)率，是由于其占用很大的帶寬。 WPAN 的核心思想是用無(wú)線電或者紅外通信 來(lái) 取代傳 統(tǒng)的電纜，組建無(wú)線、高速、互聯(lián)的個(gè)人化信息網(wǎng)絡(luò)。 Simulation 2 1 緒論 無(wú)線通信是當(dāng)今通信技術(shù)的 一 個(gè)大主題。 關(guān)鍵詞 ： 超寬帶； 發(fā)射機(jī) ；信道；接收機(jī) ； 仿真 The Design and Simulation of UWB Communication Systems Liu Yong， Grade 2021, Communication Engineering Abstract: Due to its higher data rate, lower power attenuation and strong antimultipath interference capacity, UWB wireless munication technology is regarded as the key to nextgeneration wireless munication technology. This paper firstly introduces the UWB wireless munication technology’s history , current situation and development prospects, and then does some theoretical research and simulation experiments about UWB waveform design、 transmitterstructure, ultrawideband wireless channel modeling and receiver structure. Finally, using Simulink software as the simulation tools to establish the transmitter、 receiver and channel model of UWB system, the performance of UWB wireless munication system is simulated under the CM1 model and the simulation results are analyzed, this study has some positive significance for design a highperformance ultrawideband wireless munication system. Key words: UWB。若譯文成績(jī)?yōu)榱?，則不計(jì)總成績(jī)，評(píng)定等級(jí)記為不及格。 Receiver。最后使用 Simulink軟件作為仿真工具，建立了 UWB系統(tǒng)的發(fā)射、接收和信道模型，對(duì) CM1信道下的超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真研究，并分析了仿真結(jié)果，該研究對(duì)設(shè)計(jì)高性能的超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)具有一定的積極意義。 第六階段：在老師的組織下進(jìn)行模擬答辯，找出問(wèn)題并解決問(wèn)題。 第二階段： 2021 年開(kāi)學(xué)第一周 — 第七周根據(jù)題目和開(kāi)題報(bào)告搜集相關(guān)資 料并著手進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) 。 應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)或要求 ： 需設(shè)置好該仿真系統(tǒng)的各個(gè)模塊參數(shù) ,保證仿真后的誤碼率小于 105，中心頻率大于 的UWB 通信系統(tǒng)的 10dB 帶寬至少為 500MHz。隨著時(shí)代的進(jìn)步以及電子產(chǎn)品的普及，人們對(duì)計(jì)算機(jī)、通信、家用電器等消費(fèi)電子之間無(wú)線融合的需求指明了無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的主要方向。 學(xué)科分類號(hào) 0802 樹(shù)達(dá)學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 （ 中文） ： UWB超寬帶 通信系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)與 仿真 （英文） ： The Design and Simulation of UWB Communication Systems 姓 名 學(xué) 號(hào) 院 （系） 物理與信息科學(xué)學(xué)院 專業(yè)、年級(jí) 通信工程專業(yè) 2021級(jí) 指導(dǎo)教師 二 ○ 一 一 年 五 月 湖南師范大學(xué)樹(shù)達(dá)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除設(shè)計(jì)中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè) 計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)題目 UWB超寬帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 作 者 姓 名 所屬院、 專