【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(hào)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(shí)序列是超寬帶無(wú)線(xiàn)電實(shí)現(xiàn)多址通信的來(lái)源，它和傳輸?shù)男畔⒎?hào)共同控制沖激脈沖的發(fā)送時(shí)刻。 這里的 d 是一個(gè)實(shí)數(shù)值序列，而 a 是二進(jìn)制序列， c 是整數(shù)值序列。 以上所有系統(tǒng)級(jí)聯(lián)以后的輸出信 號(hào) ()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(shí)間，也即用于傳輸一個(gè)比特的時(shí)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(hào)波形，噪聲電平與信號(hào)電平相差無(wú)幾，不能正確判斷信號(hào)。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(xiàn)性分量，即脈沖重復(fù)頻率和諧波。 產(chǎn)生信號(hào) u0 命令如下： [bits,THcode,u0,ref]=transmitter_2PPM_TH。所以 TH碼有減小最強(qiáng)功率譜線(xiàn)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(xiàn)中取，從而大大降低了功率譜的峰值和譜線(xiàn)的數(shù)量。因此，可以通過(guò)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，得到具有所需的頻譜特性的 PPMTHUWB信號(hào)。 雖然 TH碼有減小最強(qiáng)功率譜線(xiàn)數(shù)目的作用，但僅僅通過(guò)增大 TH碼的周期以去除功率譜密度的所有峰值譜線(xiàn)是不可能的。 Np=1，所以沒(méi)個(gè)脈沖在時(shí)間間隔上處于相同位置。連續(xù)項(xiàng)相對(duì)于離散項(xiàng)的大小取決于 m(jTs)的值。由 37到 310圖，可以看出熱噪聲對(duì)有用信號(hào)的影響，這與理論信噪比越小，失真越明顯相同。 PPM對(duì)碼沖位置的影響，可以看脈沖第一個(gè)比特的第一個(gè)波形在相應(yīng)的時(shí)隙起始點(diǎn)；第二個(gè)比特第一個(gè)波形在其相應(yīng)時(shí)隙起始點(diǎn)后 dPPM秒。 PPMTHUWB 發(fā)射機(jī)仿真 通過(guò)對(duì)對(duì)整個(gè) PPMTHUWB發(fā)射系統(tǒng)的分析，得到了最終的發(fā)射信號(hào) S(t),下面將用Matlab對(duì)整個(gè)發(fā)射鏈路進(jìn)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(shí)序列性能的優(yōu)劣 [13]對(duì)整個(gè)超寬帶無(wú)線(xiàn)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(jì)方案：首先產(chǎn)生發(fā)射二進(jìn)制序列 b，對(duì) b的每個(gè)比特重復(fù) Ns 次產(chǎn)生新的序列 a，一般稱(chēng)這個(gè)過(guò)程為為信道編碼。這種脈沖傳輸 [9]技術(shù)的特點(diǎn)是，通過(guò)非常窄 (往往小于 1ns)的脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以獲得非常寬的帶寬來(lái)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?xún)?nèi)，它的數(shù)據(jù)速率可達(dá) 100Mbits/s到 1Gbit/s，與 ZigBee相比，它的傳輸距離雖然可達(dá) 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(chǎng)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(xiàn)振子的設(shè)計(jì)和短脈沖雷達(dá)通信系統(tǒng)的開(kāi)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(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)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(shí)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(wú)線(xiàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。第一種定義是對(duì)軍方的定義做了兩點(diǎn)修改，一是信號(hào)帶寬指 1OdB帶寬，即 fH和 fL分別表示低于信號(hào)最大發(fā)射 10dB處的高端和低端頻率，二是信號(hào)的相對(duì)帶寬大于等于 。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小，從而使 UWB 的使用更為廣泛。同時(shí) UWB 系統(tǒng)還具有極強(qiáng)的穿透能力，無(wú)論在室內(nèi)或地下都可以精確定位，其定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)。 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(shí)起在各種會(huì)議上就有很多關(guān)于 UWB的會(huì)議。民用領(lǐng)域目前研究得比較熱基于跳時(shí)脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)研究 第 5 頁(yè) 共 21 頁(yè) 的方面就是 UWB通信技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用。在多址接入方式上，有跳時(shí)擴(kuò)頻 (TH－ SS)和直接序列擴(kuò)頻 (DS－ SS)兩種方式，本次設(shè)計(jì)采用的是跳時(shí)脈沖相位調(diào)制。在對(duì)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(gè)滿(mǎn)足階躍函數(shù)的電流來(lái)激勵(lì)天線(xiàn)時(shí)，天線(xiàn)的輸出端就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，而這個(gè)階躍電流跳變?cè)蕉盖停a(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(hào)占空比極小的特點(diǎn)，將脈沖重復(fù)周期Ts(又稱(chēng)幀周期 )劃分成 Nh個(gè)持續(xù)時(shí)間為 T,的互不重疊的碼片時(shí)隙，每個(gè)用戶(hù)利用一個(gè)獨(dú)特的隨機(jī)跳時(shí)序列在碼片時(shí)隙中隨機(jī)選擇一個(gè)作為脈 沖發(fā)射位置。這個(gè)模塊引入了冗余，其實(shí)是一種被稱(chēng)為重復(fù)編碼的 ( ,1)sN 分組編碼器。 cT 稱(chēng)為碼片時(shí)間（ chip time）。 如圖 35所示 PPMTHUWB發(fā)射流程，由信號(hào)源產(chǎn)生的二進(jìn)制信號(hào)源，首先經(jīng)過(guò)重復(fù)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 12 頁(yè) 共 21 頁(yè) 編碼器的重復(fù)編碼，生成等概率的二進(jìn)制碼流，與應(yīng)用整數(shù)值序列產(chǎn)生一個(gè)新序列，在經(jīng) PPM調(diào)制，這個(gè)過(guò)程是編碼的。噪聲電平根據(jù)給定的Eb/N0，其中 Eb為接收機(jī)有用信號(hào)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(duì)功率譜密度的影響比由 ?引起的小得多，那么由 PPM時(shí)間偏移 ? 產(chǎn)生的影響可以忽略。 下面對(duì) PPMTHUWB信號(hào)的頻譜占用情況進(jìn)行仿真分析，從而得出 UWB發(fā)射信號(hào)的主要參數(shù)對(duì)其功率譜密度 [17]的影響。調(diào)制波形的周期對(duì)應(yīng)于碼周期氣和脈沖間隔 T的乘機(jī)，即 Tp =Np Ts,，因此調(diào)制波的基波頻率為幾 fp =1/=1對(duì)應(yīng)的是沒(méi)有碼調(diào)制的情況，此時(shí)產(chǎn)生的功率譜密度譜線(xiàn)位于頻率 1/Ts及其諧波處。實(shí)際上，這些譜線(xiàn)只是移到了脈沖波形的傅式變換的帶寬外面而