【正文】 , 信號抽樣頻率 fc 為 50ns, 二進制源比特數 numbits 為 1000,平均脈沖重復時間 Ts 為 10ns, 沒個比特映射脈沖數 Ns 為5, 碼片時間 Tc 為 1ns, 跳時碼元最大值上界 Nh 為 10 和周期 Np 為 1, 沖激響應持續(xù)時間 Tm為 , 脈沖波形形成因子 tau 為 , PPM時移 dPPM為 0,不輸出波形 G=0。如果假設 b是一個嚴格平穩(wěn)離散隨機過程，由其抽取的不同隨機變量 bk是統(tǒng)計獨立并具有相同的概率密度函數，則其功率譜密度可以表示為 : ])(|)(||)(|1[|)(|)( 222 ??????????n bbbvs TnfT fWfWT fPfP ? （ 38） 如果信源發(fā)射比特 0(沒有偏移 )的概率為 p，發(fā)射比 特 1(有 ? 偏移 )的概率為 1p，那么可得 : 基于跳時脈位調制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 17 頁 共 21 頁 ))2c o s (1(2))2c o s (1(21|)(| 22 ???? fpfpfW ????? （ 39） 在信號源發(fā)等概率發(fā)射 0和 1的情況下，可簡化為下式 : ))2c o s (1(21|)(| 2 ?? ffW ?? （ 310） 功率譜密度 [16]表達式包含了連續(xù)和離散兩個部分。 在不同的信噪比情況下可以得出如圖 37到 310的不同波形 基于跳時脈位調制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 14 頁 共 21 頁 圖 37 信噪比為 30輸出波形 從圖 37中可看出，雖然有高斯噪聲疊加在信號中，但仍可以清晰的看到波形，噪聲電平遠小于信號電平。 疊 疊 疊 疊疊 疊 疊 疊疊 疊 疊 疊P P M 疊 疊疊 疊 疊 疊疊 疊 疊 疊疊 疊 疊 疊疊 疊疊 疊 疊疊 疊疊 疊疊 疊疊 疊疊疊 疊疊疊 圖 35 PPMTHUWB發(fā)射流程 可以設置信號特征參數：平均發(fā)射功率 Pow為 30dBm，信號的 抽樣頻率 fc為 50GHz，由二進制源產生的比特數 numbits為 2，平均脈沖重復時間 Ts為 3ns，每個比特映射的脈沖數 Ns為 5，碼片時間 Tc為 1ns，跳時碼的碼元最大值上界 Nh為 3和周期 Np為 5，沖激響應持續(xù)時間 Tm為 ，脈沖波形形成因子 tau為 ， PPM時移 。 ()pt 必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何重疊。 第二個模塊是傳輸編碼器，就是應用整數值碼序列 0 1 1( , , , , , , )jjc c c c c ?? ??? ??? ???和二進制序列 0 1 1( , , , , , , )jja a a a a ?? ??? ??? ???，產生一個新序列 d ，序列 d 的一般元素表達式如下： j j c jd c T a ??? （ 32） 基于跳時脈位調制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 11 頁 共 21 頁 式 32中， cT 和 ? 是常量，對所有的 jc 滿足條件 j c scT T??? ，通常 cT?? 。 跳時技術是超寬帶無線通信技術的一個重要組成部分，在超寬帶通信系統(tǒng)中起著至關重要的作用。因此，同一波形可以通過改變脈沖形成因子的值來得到不同的帶寬。 在超寬帶通信系統(tǒng)中，對脈沖形成器的濾波器單位沖激響應的選擇是關重要的，因為它會影響傳輸信號的功率譜密度 (PSD)。 2. 優(yōu)化脈沖波形，不同的脈沖波形，其頻譜特性又很大的差別，因此波形應根據實際的應用來選擇 。基于跳時脈位調制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 7 頁 共 21 頁 第 2章 跳時脈位調制超寬帶發(fā)射機 超寬帶無線通信的調制方式被分為傳統(tǒng)的基于沖擊無線電 (IR)的方式和非傳統(tǒng)的基于頻域處理的方式。 UWB通信是通過發(fā)射和接收時域上很短的脈沖信號來傳輸信息的，它以每秒數十兆的速率發(fā)射和接收脈沖寬度小于 1 ns的窄脈沖信號。為了滿足低廉的寬帶Inter無線接入和寬帶多媒體業(yè)務增長的需要，另一個主要的研究方向是建立短距離的高速連接和高 速無線個域網 (WPAN)。 超寬帶技術的現狀及應用 現代的超寬帶通信 [7]的應用開始于 1993年美國南加州大學的 Scholtz教授將碼分多址的概念和方法引入超寬帶通信領域。 UWB系統(tǒng)占用的帶寬很大，但實際上并不存在如此寬的空閑頻帶，總要有部分頻帶與現有的無線系統(tǒng)使用的頻帶相重疊，甚至會對 GPS等其他窄帶無線通信形成干擾。 5. 抗干擾性強 UWB 采用跳時擴頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在 發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。 UWB 信號是持續(xù)時間非常短的脈沖串，占用的帶寬很大，因此它有一些十分獨特的特點。 基于跳時脈位調制的超寬帶發(fā)射機設計 研究 基于跳時脈位調制的超寬帶發(fā)射機設計研究 第 2 頁 共 21 頁 第 1 章 超寬帶無線通信 超寬帶技術的定義及特點 “超寬帶”是在輻射波形基礎上定義定的，它的概念首先由美國軍方于 1990 年提出，其定義的特征是信號的相對帶寬大于 20%25%的任何波形。其具體特點 [5]如下所示 : 1. 傳輸速率高 UWB 的傳輸速率可達到幾十 Mbit/s 到幾百 Mbit/s，有望高于藍牙 100 倍。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產生擴頻增益。從本質上來講， UWB可以用更窄的脈沖去換取帶寬和信噪比這兩個可變參量，但要使用更大的帶寬卻需要得到批準，同時信號在高帶寬上會平均降低信噪比，導致信道容量 的下降，因此 UWB系統(tǒng)也需要在帶寬效率、發(fā)送峰值功率、復雜度、靈活支持多速率和性能之間取得平衡。 1994年之前，有關超寬帶無線通信領域的研究主要限于美國政府和軍方項目的研究， 1994年之后，隨著保密限制的逐漸解除，也由于網絡接入和寬帶信息的用戶需求，人們開始關注超寬帶無線通信 ，從而大大加快了這方面的研究。同時由于 UWB系統(tǒng)的功率較低，從而可以避免干擾現象的發(fā)生。信息通過脈沖相位調制或脈沖監(jiān)控調制等方式調制到精確定時的脈沖串中去。基于脈沖 無線電的方式包括采用跳時方式的 THPPM和 THPAM、采用非跳時方式的直接序列調制 (DSUWB)、偽混沌調制 (PCUWB), OOK調制和混合調制等。 3. 提高脈沖重復頻率，以實現高速率的數據傳輸 。一個高斯脈沖 P(t)可以