【正文】 ? 擴頻技術(shù)： 在發(fā)送端，用一高速偽隨機碼與數(shù)字信號相乘，擴展了傳輸帶寬，在接收端解擴。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 25 2. CDMA技術(shù) 1個數(shù)據(jù) —N個碼長 —擴頻 N倍 “同步”問題 ——MAI（多址干擾）：基站接收手機信號時 為了解決 MAI，設(shè)想讓所有的 Wk都同步： ① 下行鏈路，讓所有 WK都同步，是可以做到的； ② 上行鏈路，發(fā)送時間和距離無法控制，因此不能實現(xiàn)。 擴頻作用：提高信噪比，抑制窄帶干擾，抑制同類擴頻系統(tǒng)。當(dāng)然可以利用這個特點完成 脈沖增益飽和攻擊 。 計算通信距離時，至少留有 58dB的余量來對抗多徑、鏡像、以及天氣等帶來的影響。但存在問題：脈寬越小，能量不夠，也會導(dǎo)致探測不準(zhǔn)確。 改善系統(tǒng)容量的實質(zhì)：使信號具有更多白噪聲的特點，這樣系統(tǒng)容量才能更加接近香農(nóng)定理所提出的理論值。最好是用的脈沖 B與有用信號相當(dāng)。 這種思想可以應(yīng)該在一些掃描的場合下。 在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，大多滿足功率變化慢的要求；并且無線通信允許出現(xiàn)一定的掉話情況，因此在目前的系統(tǒng)中采用了功率控制。 UWB特點及應(yīng)用：雷達 ——具有穿透能力 WUSB 認知無線電： Cognitive Radio 超寬帶： Ultra Wideband 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 46 3. UWB技術(shù) Introduction Overview ? What is UWB? can be broadly classified as any munication system whose instantaneous bandwidth is many times greater than the minimum required to deliver particular information. ? Development: – The first UWB: Marconi Spark Gap Emitter – All the users efficiently share the mon spectral resource? carrierbased munication – Operate unlicensed UWB systems concurrent with existing narrowband signals? 2022, FCC (Federal Communications Commission) “火花”就是 UWB信號 —汽車發(fā)動機相當(dāng)于超寬帶信號源 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 47 3. UWB技術(shù) ? Difference between UWB and Narrow Band (NB) systems instantaneous bandwidth enable fine time resolution for work time distribution, precision location capability, or use as a radar duration pulses are able to provide robust performance in dense multipath environments by exploiting more resolvable paths. power spectral density allows coexistence with existing users and has a Low Probability of Intercept (LPI). rate may be traded for power spectral density and multipath performance. 窄脈寬有利于時間分集 多徑效應(yīng)強 —降低數(shù)據(jù)率 —拉伸脈沖之間的間隔，減小多徑影響 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 48 3. UWB技術(shù) ? Large Relative (and Absolute) Bandwidth Narrowband (30kHz) Wideband CDMA (5 MHz) UWB (Several GHz) Frequency Part 15 Limit ?RF energy is spread over gigahertz of spectrum ?Wider than any narrowband system by orders of magnitude ?Power seen by a narrowband system is a fraction of the total ?Designed to look like imperceptible random noise to conventional radios 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 49 3. UWB技術(shù) ? FCC defines UWB as a signal with either a fractional bandwidth of 20% [2(fHfL)/(fH+fL)] of the center frequency or 500MHz(when the center frequency is above 6GHz). ? Two main problems faced: – How does a particular user recover a particular data stream? – How do are the users efficiently share the mon spectral resource? – Can a UWB system be built with a sufficient performance or cost advantage over conventional approaches to justify the effort and investment? “相對帶寬” 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 50 3. UWB技術(shù) Brief History – The modern era started in the early 1960s (Harmuth)。 – A multiple access technique for UWB munication system in 1993(Robert Scholtz, University of Southern California) – First FCC certified mercial system was installed in 2022, and the first FCCpliant mercial UWB chipset were announced. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 51 3. UWB技術(shù) Types of UWB signals ? Impulse UWB (IUWB) – No carrier, the transmit signal is a series of base band pulses. Comparison of the Bandwidth of NB and UWB systems UWB單脈沖信號很難產(chǎn)生，要求 t非常窄 ——用高斯脈沖近似（有波形誤差） 利用充放電產(chǎn)生 ——為了提高速度，就要降低電壓，這樣就會造成能量很低 用高斯脈沖原因：其一階、二階微分都很好求。 Surveillance Systems – Communication and Measurement Systems Systems Handheld Systems – Vehicular Radar Systems（車載雷達系統(tǒng)） avoidance, improved airbag activation, suspension systems, etc. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 56 3. UWB技術(shù) Application Frequency Band for Operation at Part 15 Limits User Restrictions Imaging to GHz (GPR 960 MHz) Yes Throughwall and Surveillance to GHz Yes Communications (indoor amp。 UWB系統(tǒng)為了保證一定的信噪比，可以通過調(diào)整脈沖個數(shù) N實現(xiàn)低速長距離通信和高速短距離通信的轉(zhuǎn)換。 要求定時比較準(zhǔn)確 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 67 3. UWB技術(shù) 在接收端不用單獨產(chǎn)生同步脈沖，而是用發(fā)射脈沖生成同步脈沖。 Frequency domain Time Domain Measurement Techniques – Ideal diracdelta excitation signal ? impulse response – Very short duration pulses ? Time domain channel measurement Pulse generator, digital sampling oscilloscope, transmitting and receiving antennas, triggering signal generator 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 76 3. UWB技術(shù) LNA前端采用差分放大電路 用作收發(fā)兩端同步 差分放大電路注意：兩側(cè)電阻要對稱，這樣才能起到抑制溫漂等作用；同時，輸入電阻不可以太小。 在下一個信號到來前，此處為噪聲功率 如果第一徑功率不是最強的，那么一定不是 LOS傳輸 如果是 LOS傳輸，則起始點代表收發(fā)機之間距離 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 89 3. UWB技術(shù) ? Zoomed profile for multipath 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 90 3. UWB技術(shù) ? Electromagic simulation 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 91 3. UWB技術(shù) ? Channel Modeling 多徑是一組一組到達的，可以理解為有 k組、每組中有 l個信號。 優(yōu)點：可以做成平面；帶寬也可以很寬，適合 UWB信號。 ——用作窄帶天線 兩者的前開口都可以形成很好的波束，實現(xiàn)定向輻射，增益大，但是相應(yīng)的方向性差，并且都是三維（體）形狀。此外，第四代移動通信系統(tǒng)將是由多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，也是寬帶接入 IP系統(tǒng)”。 非對稱：上行和下行采用兩種不同的通信模式。 下行系統(tǒng)容易做的速率快： 有效抑制多用戶干擾 ——各用戶之間信息同步； 一對多通信 ——增加發(fā)射機功率（縮小小區(qū)半徑）。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 99 4. 3G/4G新技術(shù) ? 關(guān)于 4G的業(yè)界共識 ?4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和 IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢，將在不同的固定和無線平臺以及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運行中提供無線服務(wù)； ?能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游，包括網(wǎng)絡(luò)無縫、終端無縫和內(nèi)容無縫； ?將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，不僅聯(lián)系人與人，更將聯(lián)系人與機器、環(huán)境，人們將能夠隨時隨地的接入需要的多媒體信息，并可遠端控制其他設(shè)備。 ?智能性更高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 101 4. 3G/4G新技術(shù) ?靈活性較強。 如圖 ?將能實現(xiàn)不同 QoS的業(yè)務(wù)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。 ?接收端接收到的信號是時域信號 串并轉(zhuǎn)換后移去 CP，如果 CP長度大于 信道的記憶長度 時， ISI僅僅影響 CP，而不影響有用數(shù)據(jù)，去掉 CP也就去掉了 ISI的影響。 頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。 OFDM系統(tǒng)把數(shù)據(jù)分散到許多個子載波上，大大降低了各子載波的符號速率，從而減弱多徑傳播的影響，若再通過采用加循環(huán)前綴作為保護間隔的方法，甚至可以完全消除符號間干擾。通過選取各子信道，每個符號的比特數(shù)以及分配給各子信道的功率使總比特率最大。但通過將各個信道聯(lián)合編碼，可以使系統(tǒng)性能得到提高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 113 4. 3G/4G新技術(shù) OFDM技術(shù)：寬帶 ——窄帶；時間變長；頻率（時間）對準(zhǔn)。 多天線 ——多波束 發(fā)：空間復(fù)用 收：空間分集 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 121 4. 3G/4G新技術(shù) ?MIMO(MultipleInputMultipleOutput) MIMO系統(tǒng)框圖 MIMO核心：空時編碼與解碼 MOMI應(yīng)用： SIMO——基站到手機（下行） MISO——手機到基站（上行） MIMO——無線路由器 哈爾濱工業(yè)大