【正文】 用式 31描述 : 2222 2)2(2 22 1)( ??? ??? tr eetp ???? ? （ 31） 這里 22 4??? ? 是脈沖形成因子， 2? 為方差。 超寬帶脈沖信號的調(diào)制 PPM調(diào)制 脈沖相位調(diào)制 [12](PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。 UWB系統(tǒng)中，跳時序列是超寬帶無線電實現(xiàn)多址通信的來源，它和傳輸?shù)男畔⒎柟餐刂茮_激脈沖的發(fā)送時刻。 這里的 d 是一個實數(shù)值序列，而 a 是二進制序列， c 是整數(shù)值序列。 以上所有系統(tǒng)級聯(lián)以后的輸出信 號 ()st 可表示如下： ( ) ( )s j c jjs t p t jT c T a ???? ??? ? ? ?? （ 33） 比特間隔或比特持續(xù)時間，也即用于傳輸一個比特的時間 bT ，可表示為： b s sT NT? 。 調(diào)用函數(shù) transmitter_2PPM_TH，命令如下 [bits,THcode,Stx,ref]=transmitter_2PPM_TH。 圖 38 信噪比為 20輸出波形 從圖 38中大概可以看出 信號波形，噪聲電平與信號電平相差無幾，不能正確判斷信號。連續(xù)部分由 2|)(|1 fW? 控制，離散部分的構(gòu)成成分是在頻率 1/Tb處的線性分量，即脈沖重復(fù)頻率和諧波。 產(chǎn)生信號 u0 命令如下： [bits,THcode,u0,ref]=transmitter_2PPM_TH。所以 TH碼有減小最強功率譜線數(shù)目的作用。 由圖 311315不難看出， PPM和 TH碼的引入將同樣的功率分散到了更多的譜線中取，從而大大降低了功率譜的峰值和譜線的數(shù)量。因此，可以通過對這些參數(shù)進行適當(dāng)?shù)倪x擇，得到具有所需的頻譜特性的 PPMTHUWB信號。 雖然 TH碼有減小最強功率譜線數(shù)目的作用，但僅僅通過增大 TH碼的周期以去除功率譜密度的所有峰值譜線是不可能的。 Np=1，所以沒個脈沖在時間間隔上處于相同位置。連續(xù)項相對于離散項的大小取決于 m(jTs)的值。由 37到 310圖，可以看出熱噪聲對有用信號的影響，這與理論信噪比越小，失真越明顯相同。 PPM對碼沖位置的影響，可以看脈沖第一個比特的第一個波形在相應(yīng)的時隙起始點；第二個比特第一個波形在其相應(yīng)時隙起始點后 dPPM秒。 PPMTHUWB 發(fā)射機仿真 通過對對整個 PPMTHUWB發(fā)射系統(tǒng)的分析，得到了最終的發(fā)射信號 S(t),下面將用Matlab對整個發(fā)射鏈路進行仿真。碼序列 c 可能為周期序列，其周期表示為 pN 。所以跳時序列性能的優(yōu)劣 [13]對整個超寬帶無線電通信系統(tǒng)性能有很大的影響。根據(jù)相鄰脈沖位置之間距離與 脈沖寬度之間的關(guān)系，又可分為部分重疊 PPM 和正交 PPM。 可以得圖 31。在 需要功率控制的情況下，脈沖的能量還應(yīng)可控 。 在目前的研究中，最常用的方式是基于 IR方式的 THUWB和 DSUWB技術(shù)。 設(shè)計方案：首先產(chǎn)生發(fā)射二進制序列 b，對 b的每個比特重復(fù) Ns 次產(chǎn)生新的序列 a，一般稱這個過程為為信道編碼。這種脈沖傳輸 [9]技術(shù)的特點是，通過非常窄 (往往小于 1ns)的脈沖信號進行調(diào)制，以獲得非常寬的帶寬來傳輸數(shù)據(jù)。 圖 21所示，我們可以看出 UWB的傳輸距離為 10m以內(nèi)，它的數(shù)據(jù)速率可達 100Mbits/s到 1Gbit/s，與 ZigBee相比，它的傳輸距離雖然可達 100m，但是傳輸速率卻只有 10Kbits/s到 100Kbits/s,這就表明，在目前所使用的短距離通信系統(tǒng)中， UWB占有更廣的 市場空間和很大的應(yīng)用范圍。隨后，這種技術(shù)被用于帶寬輻射天線振子的設(shè)計和短脈沖雷達通信系統(tǒng)的開發(fā)。 6. 保密性好 UWB 的保密性表現(xiàn)在兩方面 :一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解調(diào)出發(fā)射數(shù)據(jù) 。其系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互不干擾。它是管理包括 UWB設(shè)備在內(nèi)的使用非授權(quán)頻段的無線設(shè)備標(biāo)準。第一種定義是對軍方的定義做了兩點修改，一是信號帶寬指 1OdB帶寬，即 fH和 fL分別表示低于信號最大發(fā)射 10dB處的高端和低端頻率，二是信號的相對帶寬大于等于 。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對人體的影響也會很小，從而使 UWB 的使用更為廣泛。同時 UWB 系統(tǒng)還具有極強的穿透能力，無論在室內(nèi)或地下都可以精確定位，其定位精度可以達到厘米級。 1978年， Ben和 Ross總結(jié) 了所有知道的產(chǎn)生脈沖的方法，從那時起在各種會議上就有很多關(guān)于 UWB的會議。民用領(lǐng)域目前研究得比較熱基于跳時脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設(shè)計研究 第 5 頁 共 21 頁 的方面就是 UWB通信技術(shù)在移動通信領(lǐng)域的應(yīng)用。在多址接入方式上，有跳時擴頻 (TH－ SS)和直接序列擴頻 (DS－ SS)兩種方式，本次設(shè)計采用的是跳時脈沖相位調(diào)制。在對其功率譜做出分析。而調(diào)制的方式也主要可以采用相位調(diào)制 (PPM)和幅度調(diào)制 (PAM)兩種。 7. 在超寬帶通信系統(tǒng)中，當(dāng)用一個滿足階躍函數(shù)的電流來激勵天線時，天線的輸出端就會產(chǎn)生一個脈沖，而這個階躍電流跳變越陡峭，所產(chǎn)生的脈沖寬度就越窄。得圖 32。這種多址技術(shù)利用了 UWB信號占空比極小的特點，將脈沖重復(fù)周期Ts(又稱幀周期 )劃分成 Nh個持續(xù)時間為 T,的互不重疊的碼片時隙，每個用戶利用一個獨特的隨機跳時序列在碼片時隙中隨機選擇一個作為脈 沖發(fā)射位置。這個模塊引入了冗余，其實是一種被稱為重復(fù)編碼的 ( ,1)sN 分組編碼器。 cT 稱為碼片時間（ chip time）。 如圖 35所示 PPMTHUWB發(fā)射流程，由信號源產(chǎn)生的二進制信號源，首先經(jīng)過重復(fù)基于跳時脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設(shè)計研究 第 12 頁 共 21 頁 編碼器的重復(fù)編碼，生成等概率的二進制碼流，與應(yīng)用整數(shù)值序列產(chǎn)生一個新序列，在經(jīng) PPM調(diào)制，這個過程是編碼的。噪聲電平根據(jù)給定的Eb/N0，其中 Eb為接收機有用信號每比特的能量。一般情況下，碼周期 Np與每比特的脈沖數(shù)是相等的，在這種情況下，假設(shè)由 ? 引起的偏移對功率譜密度的影響比由 ?引起的小得多，那么由 PPM時間偏移 ? 產(chǎn)生的影響可以忽略。 下面對 PPMTHUWB信號的頻譜占用情況進行仿真分析，從而得出 UWB發(fā)射信號的主要參數(shù)對其功率譜密度 [17]的影響。調(diào)制波形的周期對應(yīng)于碼周期氣和脈沖間隔 T的乘機，即 Tp =Np Ts,，因此調(diào)制波的基波頻率為幾 fp =1/=1對應(yīng)的是沒有碼調(diào)制的情況，此時產(chǎn)生的功率譜密度譜線位于頻率 1/Ts及其諧波處。實際上，這些譜線只是移到了脈沖波形的傅式變換的帶寬外面而