【正文】 表示如下： (42)比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間，也即用于傳輸一個(gè)比特的時(shí)間 Tb，可表示為： Tb=NsTs。第二個(gè)模塊表示重復(fù)碼編碼器。圖 43 PPMTHUWB 發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)圖 44 PPMTHUWB 的幅度譜由圖 44 可以看出， TH編碼和 PPM 調(diào)制都對(duì)幅度譜的高斯形狀產(chǎn)生扭曲。而在 DSUWB中，如果沒有專門的要求，這一過程可省略。序列 d進(jìn)入第三個(gè)系統(tǒng) PAM 調(diào)制器，產(chǎn)生一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖 /s)的單位脈沖 (Dirac 脈沖 )序列，其位置在 jTs 處 [6]。 PAMDSUWB發(fā)射鏈路其系統(tǒng)模型如圖 46 所 示 .SHAPE\*MERGEFORMAT 圖 46 PAMDSUWB 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)模型圖 46中的前兩個(gè)模塊分別表示二進(jìn)制源和重復(fù)碼編碼器。且 Np(信號(hào)每比特發(fā)射脈沖數(shù) )值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。這些載波等間隔地位于頻域上，其間 隔為。 OFDM 仿真結(jié)果及其分析要發(fā)射的總比特?cái)?shù) numbits；調(diào)制信號(hào)的中心頻率 fp；抽樣頻率fc；每個(gè)符號(hào)在其相應(yīng)載波上的傳輸時(shí)間 T0；循環(huán)前綴的持續(xù)時(shí)間 TP；保護(hù)間隔時(shí)間 TG，矩形脈沖響應(yīng)的幅度為 A， OFDM 系統(tǒng)的子載波數(shù) N。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關(guān)系，又可分為部分重疊的 PPM 和正交 PPM(OPPM)。對(duì)此超寬帶信號(hào)的幅度譜仿真也證明了這一點(diǎn)。由于 OFDM 技術(shù)的良好性能使得它在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 [12]。利用脈沖超寬帶信號(hào)對(duì)障礙物的良好穿透特性與 精確測(cè)距功能，可以設(shè)計(jì)既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無線通信與定位系統(tǒng)。超寬帶無線電技術(shù)大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調(diào)制傳輸?shù)姆绞絻纱箢?。通常，在一個(gè)通信系統(tǒng)中，應(yīng)用何種調(diào)制方式不僅要看調(diào)制方式本 身性能，還要根據(jù)系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)加以考慮。常采用不同的調(diào)制方案，對(duì)系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。結(jié)論超寬帶無線通信技術(shù)是目前發(fā)展的熱門技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)生速率不同，擠兌超寬帶無線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)發(fā)射能量相同時(shí)，使用二進(jìn)制 PAM 調(diào)制的信號(hào)可以比使用二進(jìn)制 PPM 調(diào)制的信號(hào)獲得更好的性能。因此， PPM是 UWB 系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號(hào)的狀態(tài)數(shù)可以分為二進(jìn)制 PPM(2PPM)和多進(jìn)制 (MPPM)。仿真 OFDM 調(diào)制信號(hào)，考慮的是 OFDM 各個(gè)載波使用QPSK 調(diào)制的情況。應(yīng)用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復(fù)用 (OFDM)。從圖 47 中可以看出每二組的10個(gè)脈沖與第一組的 10 個(gè)脈沖在極性上是相反的 。很容易知道，由于沒有時(shí)移而且脈沖以規(guī)則的時(shí)間間隔出現(xiàn)，計(jì)算式 (46)所示信號(hào)的 PSD要比計(jì)算式 (42)所示信號(hào)的 PSD更容易。通常假定 Np 等于 Ns，更具一般性的假定是 Np等于 Ns的整數(shù)倍。讓脈沖寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于切普間隔，很容易得到 DSSSUWB 的解析表達(dá)式。 PPMTHUWB 仿真結(jié)果及其分析圖 (43)顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的 UWB 信號(hào)以 dBm為單位的平均發(fā)射功率 Pow，信號(hào)的抽樣頻率 fc，由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù) numbits，平均脈沖重復(fù)時(shí)間 Ts(單位為秒 )，每個(gè)比特映射的脈沖數(shù) Ns，碼片時(shí)間 Tc(秒 )，跳時(shí)碼的碼元最大值 Nh和周期 Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間 Tm,脈沖波形形成因子 tau(秒 )， PPM時(shí)移 dPPM(秒 )。 PPMTHUWB 的發(fā)射鏈路系統(tǒng)模型如圖 42所示 SHAPE\*MERGEFORMAT 圖 42 PPMTHUWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型圖 42中的第一個(gè)模塊表示二進(jìn)制源。最后一個(gè)模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為。兩種特殊情況值得討論。本文主要討論 THUWB、 DSUWB 和 OFDM 調(diào)制方式。脈沖位置調(diào)制 (PPM)和脈沖幅度調(diào)制 (PAM)是最常用的兩種調(diào)制方式。仿真模型驗(yàn)證的目的是確定計(jì)算機(jī)仿真模型是否準(zhǔn)確表達(dá)了數(shù)學(xué)模型。 MATLAB 仿真通過利用所學(xué) 的理論知識(shí)，建立一個(gè)完整、準(zhǔn)確的需求說明，清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問題。 (4)智能化程度高繪圖時(shí)自動(dòng)選擇坐標(biāo)，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時(shí)自動(dòng)按精度選擇步長(zhǎng)；自動(dòng)檢測(cè)和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng)，易于調(diào)試。 MATLAB 的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。但因其名字與著名的軟件 SIMULA 類似，所以在 1992 年正式改名為 SIMULINK。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機(jī)交互性能好，為科技人員所樂于接受。現(xiàn)有的各種無線解決方案 (例如,Bluetooth 等 )的速率均低于 100Mbit/s,UWB 則在 10m左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制 ,UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆 ,通信因而變得更為方便 [6]。 THUWB發(fā)射機(jī)組成框圖如圖 23所示 [5]。一般來說 ,UWB 抗干擾處理增益在 50dB 以上。因?yàn)?UWB的頻譜非常寬 ,能量密度非常低 ,因此信息傳輸安全性高。超 寬帶無線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于 3G系統(tǒng)。二進(jìn)制 PPM是超寬帶無線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法 ,相對(duì)其它調(diào)制方法來說也是較早使用的一種方法。 a PAMUWB PAM 是一種通過改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。②電子方法 ,利用微波雙極性晶體管雪崩特性 ,在雪崩導(dǎo)通瞬間 ,電流呈 雪崩 式迅速增長(zhǎng) ,從而獲得具有陡峭前沿的波形 ,成形后得到極短脈沖。 [1]它與現(xiàn)有的無線電系統(tǒng)比較 ,在花費(fèi)更小的制造成本的條件下 ,能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100~500MbPs)、更強(qiáng)的抗干擾能力 (處理增益 50dB 以上 ),同時(shí)具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力 (精度在 cm以內(nèi) )。超寬帶無線電是對(duì)基于正弦載波的常規(guī)無線電的一次突破。 1990 年，美國國防部首先定義了 超寬帶 概念，超寬帶無線通信開始得到美國軍方和政府部門的重視。由于脈沖持續(xù)時(shí)間很短，多徑分量在時(shí)域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過 先進(jìn)的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機(jī)，可以充分利用多徑分量。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。實(shí)際通信中使用的是一長(zhǎng)串的脈沖 ,由于時(shí)域中信號(hào)的周期性造成了頻譜的離散化 ,周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復(fù)頻率 ,都可以增加一個(gè)固定平均功率譜密度的 UWB 系統(tǒng)所能達(dá)到的吞吐量和傳輸距離 ,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)為 1 時(shí)脈沖就會(huì)相應(yīng)滯后一個(gè)時(shí)延δ。一般情況下 ,其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百 Mbps~1Gbps。沖激脈沖具有很高的定位精度 ,采用超寬帶無線電通信 ,可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位 ,而 GPS 定位系統(tǒng)只能工作在 GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。由于 UWB信號(hào)無需載波 ,而是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 ,一般在 ~之間 ,有很低的占空因數(shù) ,所以它只需要很低的電源功率。 UWB 接收機(jī)組成框圖 THUWB 接收機(jī)采用相關(guān)接收方式，接收機(jī)框圖如圖 4所示。特別是短距離傳輸?shù)暮?3G 領(lǐng)域 ,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間 [8]。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。 SIMULINK 的出現(xiàn)，更使得 MATLAB 的控制系統(tǒng)的仿真 與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。鍵入算式立即得到結(jié)果，無需編譯。可以充分滿足大學(xué)理工科學(xué)生的計(jì)算需要。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性，而又不能過于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計(jì)算過程，即 建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。對(duì)仿真模型的運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其目的是從運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，對(duì)仿真系統(tǒng)的性能做出評(píng)價(jià)，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。直接序列擴(kuò)譜 (DSSS)就是編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)基本脈沖的幅度進(jìn)行調(diào)制，這在沖激無線電 (IR)中被稱為直接序列超寬帶 (DSUWB， DirectSequence UWB)，這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力 [1]。這個(gè)