【正文】 , 信號(hào)抽樣頻率 fc 為 50ns, 二進(jìn)制源比特?cái)?shù) numbits 為 1000,平均脈沖重復(fù)時(shí)間 Ts 為 10ns, 沒個(gè)比特映射脈沖數(shù) Ns 為5, 碼片時(shí)間 Tc 為 1ns, 跳時(shí)碼元最大值上界 Nh 為 10 和周期 Np 為 1, 沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間 Tm為 , 脈沖波形形成因子 tau 為 , PPM時(shí)移 dPPM為 0,不輸出波形 G=0。如果假設(shè) b是一個(gè)嚴(yán)格平穩(wěn)離散隨機(jī)過程，由其抽取的不同隨機(jī)變量 bk是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立并具有相同的概率密度函數(shù)，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(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 17 頁 共 21 頁 ))2c o s (1(2))2c o s (1(21|)(| 22 ???? fpfpfW ????? （ 39） 在信號(hào)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(dá)式包含了連續(xù)和離散兩個(gè)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(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)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(hào)中，但仍可以清晰的看到波形，噪聲電平遠(yuǎn)小于信號(hào)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(shè)置信號(hào)特征參數(shù)：平均發(fā)射功率 Pow為 30dBm，信號(hào)的 抽樣頻率 fc為 50GHz，由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù) numbits為 2，平均脈沖重復(fù)時(shí)間 Ts為 3ns，每個(gè)比特映射的脈沖數(shù) Ns為 5，碼片時(shí)間 Tc為 1ns，跳時(shí)碼的碼元最大值上界 Nh為 3和周期 Np為 5，沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間 Tm為 ，脈沖波形形成因子 tau為 ， PPM時(shí)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(gè)模塊是傳輸編碼器，就是應(yīng)用整數(shù)值碼序列 0 1 1( , , , , , , )jjc c c c c ?? ??? ??? ???和二進(jìn)制序列 0 1 1( , , , , , , )jja a a a a ?? ??? ??? ???，產(chǎn)生一個(gè)新序列 d ，序列 d 的一般元素表達(dá)式如下： j j c jd c T a ??? （ 32） 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 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(shí)技術(shù)是超寬帶無線通信技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，在超寬帶通信系統(tǒng)中起著至關(guān)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(yīng)的選擇是關(guān)重要的，因?yàn)樗鼤?huì)影響傳輸信號(hào)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(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用來選擇 ?；谔鴷r(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 7 頁 共 21 頁 第 2章 跳時(shí)脈位調(diào)制超寬帶發(fā)射機(jī) 超寬帶無線通信的調(diào)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(shí)域上很短的脈沖信號(hào)來傳輸信息的，它以每秒數(shù)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(hào)。為了滿足低廉的寬帶Inter無線接入和寬帶多媒體業(yè)務(wù)增長的需要，另一個(gè)主要的研究方向是建立短距離的高速連接和高 速無線個(gè)域網(wǎng) (WPAN)。 超寬帶技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用 現(xiàn)代的超寬帶通信 [7]的應(yīng)用開始于 1993年美國南加州大學(xué)的 Scholtz教授將碼分多址的概念和方法引入超寬帶通信領(lǐng)域。 UWB系統(tǒng)占用的帶寬很大，但實(shí)際上并不存在如此寬的空閑頻帶，總要有部分頻帶與現(xiàn)有的無線系統(tǒng)使用的頻帶相重疊，甚至?xí)?GPS等其他窄帶無線通信形成干擾。 5. 抗干擾性強(qiáng) UWB 采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在 發(fā)射時(shí)將微弱的無線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。 UWB 信號(hào)是持續(xù)時(shí)間非常短的脈沖串，占用的帶寬很大，因此它有一些十分獨(dú)特的特點(diǎn)。 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 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 2 頁 共 21 頁 第 1 章 超寬帶無線通信 超寬帶技術(shù)的定義及特點(diǎn) “超寬帶”是在輻射波形基礎(chǔ)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(hào)的相對帶寬大于 20%25%的任何波形。其具體特點(diǎn) [5]如下所示 : 1. 傳輸速率高 UWB 的傳輸速率可達(dá)到幾十 Mbit/s 到幾百 Mbit/s，有望高于藍(lán)牙 100 倍。接收時(shí)將信號(hào)能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。從本質(zhì)上來講， UWB可以用更窄的脈沖去換取帶寬和信噪比這兩個(gè)可變參量，但要使用更大的帶寬卻需要得到批準(zhǔn)，同時(shí)信號(hào)在高帶寬上會(huì)平均降低信噪比，導(dǎo)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(fù)雜度、靈活支持多速率和性能之間取得平衡。 1994年之前，有關(guān)超寬帶無線通信領(lǐng)域的研究主要限于美國政府和軍方項(xiàng)目的研究， 1994年之后，隨著保密限制的逐漸解除，也由于網(wǎng)絡(luò)接入和寬帶信息的用戶需求，人們開始關(guān)注超寬帶無線通信 ，從而大大加快了這方面的研究。同時(shí)由于 UWB系統(tǒng)的功率較低，從而可以避免干擾現(xiàn)象的發(fā)生。信息通過脈沖相位調(diào)制或脈沖監(jiān)控調(diào)制等方式調(diào)制到精確定時(shí)的脈沖串中去?；诿}沖 無線電的方式包括采用跳時(shí)方式的 THPPM和 THPAM、采用非跳時(shí)方式的直接序列調(diào)制 (DSUWB)、偽混沌調(diào)制 (PCUWB), OOK調(diào)制和混合調(diào)制等。 3. 提高脈沖重復(fù)頻率，以實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸 。一個(gè)高斯脈沖 P(t)可以