基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究畢業(yè)論文-免費(fèi)閱讀
【正文】 PPMTHUWB信號(hào)的各個(gè)參數(shù)，對(duì)其功率譜密度都有一定的影響 TH序列碼的周期，碼元上界以及 PPM偏移都可以影響功率譜密度譜線的峰值和譜線數(shù)目，對(duì)功率譜密度的高斯形狀產(chǎn)生 扭曲。 然后繼續(xù)增大碼周期 Np，使 TH碼周期 Np=5000，其他參數(shù)不變，所得的功率譜密度譜線為 : 基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 19 頁 共 21 頁 圖 313 無 PPM有 TH碼， Np=5000的功率譜密度 圖 313中可以看到，峰值譜線的數(shù)量進(jìn)一步減少，且峰值也更小。 命令內(nèi)存中存儲(chǔ)矢量 u0,u0 表示待檢測信號(hào)，這個(gè)信號(hào)特征是每個(gè)比特發(fā)射 5個(gè)脈沖，所有脈沖在時(shí)間間隔相等，脈沖重復(fù)周期為 Ts。離散部分 譜線的幅度大小受信源統(tǒng)計(jì)特性加權(quán)，即受 |W(f)|2的加權(quán)，在低頻附近較大，而后在較高頻率處減小。 基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 15 頁 共 21 頁 圖 39信噪比為 10輸出波形 圖 310信噪比為 0輸出波形 在圖 39， 310中已經(jīng)看不出有用信號(hào)的波形，有用信號(hào)基本上或完全淹沒在噪聲信號(hào)中。 得圖 36 基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 13 頁 共 21 頁 圖 36 PPMTHUWB 發(fā)射機(jī)產(chǎn)生信號(hào) 由圖 36可 以看出輸出序列的前五個(gè)脈沖在對(duì)應(yīng)時(shí)隙的其始位置，而后五個(gè)脈沖在對(duì)應(yīng)時(shí)隙的中間位置，故可知 bits產(chǎn)生序列為 [0， 1]。上式中， jccT定義了脈沖的隨機(jī)性或者說是相對(duì)于 sT 整數(shù)倍時(shí)刻的 抖動(dòng)。遵循最常用的方法，假定 c 是偽隨機(jī)碼序列，它的元素 jc 是整數(shù)，且滿足 01jhcN? ? ? 。由于幀周期內(nèi)可分的碼片時(shí)隙數(shù)有限，當(dāng)用戶數(shù)很大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干擾，因此跳時(shí)序列族中序列的數(shù)目直接決定了超寬帶無線電通信系統(tǒng)的用戶數(shù)目。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號(hào)狀態(tài)數(shù)可以分為二進(jìn)制 PPM(2PPM) 和多進(jìn)制 PPM (MPPM) .在這種調(diào)制方式中，一個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有 2 個(gè)或 M個(gè)，脈沖位置與符號(hào)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。 調(diào)用函數(shù) waveform ，定義變量：輸出信號(hào)抽樣頻率 fc為 100GHz，沖激脈沖持續(xù)時(shí)間 Tm為 ，脈沖形成因子 tau為 。 4. 脈沖時(shí)間位置或者幅度 (極性 )可控，以適應(yīng)脈沖相位調(diào)制或脈沖幅度調(diào)制的需要。而基于頻域處理的方式包括一種基于載波干涉 (CI)脈沖波形的方式、基于脈沖的正交頻分復(fù)用 (OFDM)方式和基于脈沖的子帶方式等等。 任務(wù)的分析與方案的設(shè)計(jì) 基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 6 頁 共 21 頁 題 目：基于跳時(shí)脈位調(diào)制超寬帶發(fā)射機(jī)的研究 要求： 理解超寬帶跳時(shí)脈位調(diào)制的概念； 理解超寬帶系統(tǒng)的工作原理； 掌握 PPMTHUWB 發(fā)射系統(tǒng)模型； 實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)仿真模型和時(shí)頻波形和頻域功率譜密度分析。 超寬帶無線通信技術(shù)的原理 無線超寬帶 (UWB)是指用沖激脈沖 [8]作為信息載體的無線電技術(shù)。 圖 21 各種短距離通信系統(tǒng)傳播距離與數(shù)據(jù)速率之間的關(guān)系 隨著 UWB通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì) UWB特性的認(rèn)識(shí)逐漸完善，人們已開始意識(shí)到， UWB信號(hào)在通信、雷達(dá)、定位、導(dǎo)航、電子對(duì)抗等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。 超寬帶技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 超寬帶技術(shù)的發(fā)展 UWB技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀(jì) 60年代時(shí)域電磁學(xué)的研究中，用于通過沖激響應(yīng)完整地基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 4 頁 共 21 頁 描述某一類微波網(wǎng)絡(luò)地瞬時(shí)現(xiàn)象。在同等碼速的條件下， UWB 具有更強(qiáng)的抗干擾能力。 2. 帶寬極寬 UWB 使用的帶寬在 1GHz 以上，高達(dá)幾個(gè) GHz 。這里的信號(hào)相對(duì)帶寬指的是2(fH fL)/(fH +fL) ,其中 fH表示信號(hào)高端頻率， fL表示信號(hào)低端頻率， (fH fL)表示信號(hào)帶寬，即 : 相對(duì)帶寬 =LHLH ff ff ?? )(2 =CLHf ff ? （ 21） 20xx年 2月 14日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì) (FCC)[4]修訂了第 15標(biāo)準(zhǔn)。第二種定義是如果一 個(gè)信號(hào)的 10dB帶寬大于或等于 500 MHz，不管它的相對(duì)帶寬是多少，都可以認(rèn)為它是一個(gè) UWB信號(hào)。 基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 3 頁 共 21 頁 4. 消耗電能小 通常情況下，無線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波，因此就要消耗一定的電能， 而 UWB 不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按 0 和 1 發(fā)送出去，并且是在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，因此耗電很小。 UWB通信性能 [6]也存在著一定的局限性，影響其使用的一個(gè)非常實(shí)際的問題就是干擾的問題。到了 80年代后期，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署 (DARPA)首先采用超寬帶這一術(shù)語，并初步進(jìn)行了定義。由于 UWB系統(tǒng)具有耗能低的特點(diǎn)，若將其應(yīng)用到移動(dòng)通信領(lǐng)域中，將大大提高我們 mobile的待機(jī)時(shí)間。 圖 22 單用戶 UWB通信系統(tǒng)模型 圖 22是一個(gè)單用戶 UWB通信 [10]系統(tǒng)模型簡圖。 關(guān)鍵問題： 理解超寬帶通信技術(shù)的原理； 二進(jìn)制為源信號(hào)，需了解其產(chǎn)生，并對(duì)其進(jìn)行重復(fù)編碼； 了解 THPPM 調(diào)制原理，熟悉脈沖形成的器產(chǎn)生脈沖信號(hào)； 能應(yīng)用 MATLAB 進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)； 能對(duì) PPMTHUWB 信號(hào)功率譜密度進(jìn)行分析。 超寬帶脈沖信號(hào) 超寬帶窄脈沖信號(hào)的產(chǎn)生 [11]，一般要滿足以下幾個(gè)要求： 1. 脈沖寬度窄，要實(shí)現(xiàn)超寬帶，就必須壓縮脈沖寬度，典型的脈沖寬度為 lns以下 。這就基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 8 頁 共 21 頁 對(duì)脈沖形成器的單位沖激相 應(yīng)的選擇是十分重要的，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生較大的影響。 基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 9 頁 共 21 頁 圖 32 不同脈沖形成因子情況下脈沖波形 由圖 32可以看出脈沖寬度取決與脈沖形成因子 ? (tau)，減小 ? 的值將會(huì)使脈沖寬度壓縮，從而擴(kuò)展傳輸信號(hào)的帶寬。將跳時(shí)技術(shù)與 PPM結(jié)基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 10 頁 共 21 頁 合，可以有效的抑制 PPM信號(hào)中的離散譜線，達(dá)到平滑信號(hào)頻譜的作用。一般術(shù)語上稱為信道編碼。 最后一個(gè)模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為 ()pt 。然后經(jīng)脈沖形成后，變成待發(fā)射的信號(hào) (如圖 36)，在信道傳輸過程中，有用信號(hào)疊加上噪聲，
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