【文章內(nèi)容簡介】 。 變量 Z0 選擇 最大值 估計符號 ZM1 ? ?0st??? ?1Mst?? ?sTdt????sTdt????相關(guān)解調(diào)方便用數(shù)字的方式實現(xiàn)。 當(dāng)系統(tǒng)采用了 重復(fù)編碼 時，每個比特具有多個脈沖，接收機(jī)將 sN個脈沖形成的信號看作一個單獨(dú)的多脈沖信號，相應(yīng)的相關(guān)掩模是脈沖串，而不是單個脈沖。 計算可得，在相同信道條件下，重復(fù)編碼時判決誤碼率是非重復(fù)編碼時的 1sN計算過程參考 《 超寬帶無線電基礎(chǔ) 》 。 極窄脈沖發(fā)生器 （ 不考慮脈沖形狀） ? 脈沖發(fā)生器在超寬帶無線通信系統(tǒng)中占據(jù)著極其重要的地位，是 UWB系統(tǒng)中獨(dú)特的關(guān)鍵部件之一 ? 可以產(chǎn)生納秒、皮秒級窄脈沖的高速器件有隧道二極管、階躍恢復(fù)二極管、雪崩晶體管等器件。其中隧道二極管和階躍恢復(fù)二極管所產(chǎn)生的脈沖，上升時間可以達(dá)到幾十到幾百皮秒，但其幅度較小，一般為幾百毫伏的量級。而雪崩晶體管產(chǎn)生的脈沖，上升時間可以達(dá) 1~2皮秒，輸出脈沖幅度可以達(dá)到幾十伏。 ? 現(xiàn)在有提出用 FPGA產(chǎn)生一脈沖再與一延時脈沖相“與”來獲得極窄脈沖，可行性？ IRUWB的特點 ? 寬帶高速、低成本、低功耗 。 ? 抗多徑干擾能力強(qiáng)。因為發(fā)射的是極窄脈沖，從不同路徑到達(dá)目的地時，脈沖重合的幾率極小。 ? IRUWB信號有穿透性。 IRUWB信號頻譜寬，含有低頻成分，低頻成分具有穿透性。其它 UWB系統(tǒng)不具有這一特性 ? IRUWB信號定位精度高。信號脈沖寬度越窄，定位精度越高 ? IRUWB的缺點是在高速通信時不能滿足 FCC的功率輻射限制。任何一個窄脈沖，只要在頻域未進(jìn)行頻移，一定含有大量的低頻分量，難以滿足 FCC針對高速通信的輻射限制。（這一點后面詳細(xì)討論） DSCDMA/DSUWB 1. DSCDMA方案 ? DSCDMA (直接序列碼分多址 )方式由沖激無線電方案中的直接序列擴(kuò)頻的脈沖相位調(diào)制方式發(fā)展而來，使用了載波調(diào)制。 ? 頻帶的使用： ? 為了滿足 FCC的頻譜屏蔽規(guī)定，將 ， (低頻段 )和 (高頻段 ),一個頻帶在，一個在 。 UWB信號可以在這兩個頻段之一傳輸，或在這兩個頻段同時傳輸 .兩個頻段之間的部分沒有利用，是為了避免與美國非特許的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施 (UNⅡ )頻段和 。 ? 與一般的 DSCDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)相比， DSCDMA UWB通信系統(tǒng)占用頻段較寬 DSCDMA ? Original design from: ? Communications Research Lab (CRL) ? ParthusCeva ? Xtreme Spectrum ? Baseband pulse shaping ? Each symbol is a series of wavelet pulses DSCDMA Spectra DSCDMA ? Baseband modulation ?MBOK = Mary Binary Orthogonal Keying（ M—雙正交鍵控） ?1, 2, 3 bits/symbol using 2, 4, 8 BOK ?6 bits/symbol using 64BOK ?CDMA via low cross correlation ternary codes（三進(jìn)制代碼） ?Data rates derived by different length spreading codes: 1 – 24 pulses DSCDMA Low Band Modes 星座 ,構(gòu)象 900相位差 DSCDMA High Band Modes ?在 DSCDMA UWB系統(tǒng)的接收機(jī)中，一般采用Rake接收和判決反饋均衡（ DFE）等技術(shù)以提高系統(tǒng)性能。 ? DSCDMA方案中，可以通過使用不同的偽隨機(jī)（ PN）碼集合劃分不同的微微網(wǎng)（ Pico）。通過使用 4組碼集合和高、低兩個頻段，可以同時支持 8個微微網(wǎng)。 2 DSUWB方案 ?不久， Motorola和 CRL對 DSCDMA做了重新設(shè)計，改進(jìn)了的 DSCDMA稱為 DSUWB（直接序列超寬帶）。在 DSUWB系統(tǒng)中 MBOK調(diào)制被去掉，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率將根據(jù)通信距離進(jìn)行調(diào)整，而通信距離根據(jù)信號強(qiáng)度測量得到。另外，加進(jìn)來一個公共的信令方式以容許設(shè)備可以在DSUWB的物理層和 MBUWB的物理層之間交流。 詳細(xì)內(nèi)容見 DSUWB Operating Bands ? Each pico operates in one of two bands ?Low band (below UNII, to GHz) – Required to implement ?High band (optional, above UNII, to GHz) – Optional ? Each band supports up to 6 different picos 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Low Band 3 4 5 6 7 8 9 10 11 High Band GHz GHz DSUWB baseband pulse shaping and modulation ? The baseband reference pulse is a root raised cosine low pass filter with 30% excess bandwidth. ? BiPhase pulse modulation ? Each symbol is a series of pulses ? Data rates derived by different length spreading codes: 1 – 24 pulses DSUWB data rate vs range DSUWB Spectral Mask（屏蔽） DSUWB系統(tǒng)框圖 擾頻器 差錯控制編碼 擴(kuò)頻 脈沖成形 fc 調(diào)制 映射 數(shù)據(jù) 與傳統(tǒng) DSSS系統(tǒng)的不同處 差錯控制編碼 ——首先會被卷積編碼，由于卷積編碼對突發(fā)性干擾敏感， 第二步即進(jìn)行交織，第三步是打孔（ Puncturing），去掉某些比特后再輸出出去，接收端解碼時會插入這些比特，這樣可以增加編碼效率。 擾頻 ——使其在每個時段都有足夠多的 “ 1”，以便接收端能夠完成載波 /時鐘 恢復(fù) 擾碼器的作用是在發(fā)送數(shù)據(jù)中加入一個偽隨機(jī)序列 ， 破壞傳送數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的全 全 0或某種信號周期重復(fù)的規(guī)律性 ， 可以減少相鄰信號的串?dāng)_和定時信號的誤判 。 不同的用戶 ， 偽隨機(jī)序列不同 ， 用以區(qū)分用戶 。 ? 調(diào)制映射模塊實現(xiàn)信息的調(diào)制。 ? 如果是 BPSK調(diào)制，該模塊將輸入屬于 {0,1}的數(shù)據(jù)映射成屬于 {1,1}的數(shù)據(jù)輸出； ? 如果是 4BOK調(diào)制，該模塊將每二位數(shù)據(jù)形成一組，然后映射成兩種編碼和兩種極性，比如將 {00 01 11 10}映射成 {1,0 0,1 1,0 0,1}，這樣從調(diào)制模塊輸出的是雙極性數(shù)據(jù)。 ? 擴(kuò)頻模塊將調(diào)制映射模塊輸出的雙極性數(shù)據(jù)與偽隨機(jī)擴(kuò)頻碼進(jìn)行模二加或相乘，輸出的仍然是雙極性數(shù)據(jù)。這里的擴(kuò)頻碼是變長度的，根據(jù)通信距離自動改變 [ ? 脈沖成形模塊是脈沖成形濾波器，其沖激響應(yīng)為升余弦脈沖的開方。該模塊的輸入應(yīng)該是雙極性的單位沖激脈沖，輸出就是雙極性的根號升余弦脈沖 DSUWB與其它直擴(kuò)系統(tǒng)的比較 ? DSUWB與 DSSS BPM系統(tǒng)相比，不同點是增加了頻移。 ? 而與傳統(tǒng)的直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)相比，不同點是輸出的脈沖不同。 ? 傳統(tǒng)的直接序列擴(kuò)頻通信 DSSS的脈沖寬度就等于脈沖間隔，而DSUWB的脈沖寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于脈沖間隔，所以可以獲得超寬的頻帶。 ? DSUWB雖然使用了載波進(jìn)行頻移，仍然看成是脈沖方式的超寬帶系統(tǒng)，因為它是通過窄脈沖來獲得超寬的頻帶。 2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V]DSSS BPM系統(tǒng)發(fā)射的信號 2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V]2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .60 .40 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V] 2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .60 .40 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V] 2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .60 .40 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V]上圖中的信號經(jīng)過頻移 DSUWB信號 2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .60 .40 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V]2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V]2 1 .5 1 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2x 1 090 .200 .20 .40 .60 .81Time domainTime [s]Amplitude [V]t t 0 0 DSUWB特點 ? DSUWB仍然可以看作是脈沖方式的超寬帶，具有脈沖方式超寬帶的低功耗、實現(xiàn)簡單（相對 MBUWB而言）、傳輸速度高、抗多徑干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點。 ? 由于 DSUWB系統(tǒng)發(fā)射的脈沖信號是經(jīng)過頻移了的，不存在低頻分量，容易滿足 FCC的頻譜限制，與其它無線通信系統(tǒng)共存性較好。 ? DSUWB方案為了避免與 ，特別取 ～ （低頻段）和（高頻段）作為工作頻段，避開了 頻帶，進(jìn)一步提高了與其它無線通信系統(tǒng)共存性。 ? 綜合上述分析，可以得到這樣的結(jié)論， DSUWB保留了 IRUWB的優(yōu)點，克服了 IRUWB難以滿足 FCC功率輻射限制的缺點，能夠很好地與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)共存。 DSUWB的研究點 ?重點為“脈沖成形”，即脈沖波形的設(shè)計及對應(yīng)脈沖波形的產(chǎn)生。 ?調(diào)制技術(shù)，如何保證高速，如 MBOK和變長度的擴(kuò)頻碼。 ?同步技術(shù)。 MBUWB ? MBUWB是使用正交頻分復(fù)用 OFDM技術(shù)形成528MHz帶寬的信號，滿足 FCC的絕對帶寬大于500MHz的條件，也屬于超寬帶技術(shù)，但完全不同于前述的 IRUWB、 DSUWB。 OFDM技術(shù) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交頻分復(fù)用，是多載波調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于無線傳播環(huán)境中的典型代表。其基本思想是將信號流劃分成多路子數(shù)據(jù)流，再去并行調(diào)制多路載波。其子載波的頻譜雖然重疊但保持了良好的正交性，故稱其為正交頻分復(fù)用。它是頻譜利用率最高的一種頻分復(fù)用方式。 OFDM技術(shù)由于其抗時延彌散和抗多徑衰落的技術(shù)優(yōu)勢和簡單結(jié)構(gòu)的易實現(xiàn)性而成為新一代無線接入方式中的佼佼者。 一、 OFDM技術(shù)的演進(jìn) ?（ FDM）技術(shù) ?頻分復(fù)用（ FDM）技術(shù)是 將多個低速率的信號分別調(diào)制在不同的載波頻率上 進(jìn)行傳輸，在接收端再使用一組帶通濾波器來分離出各個信號。 ?為了在接收端能夠比較容易地將不同載波上的信號區(qū)分開來，各個載波頻率之間必須有足夠的間隔，來保證信號頻譜不會相互交疊。 ?這種技術(shù)簡單、直接，但不同載波之間要留有頻帶間隔，所以頻譜利用率很低。 頻分復(fù)用 多載波調(diào)制 正交頻分復(fù)用 ?多載波調(diào)制技術(shù) ?多載波（ Multi－ Carrier Modulation， MCM）調(diào)制技術(shù)是使用不同頻率的載波來傳送單個高速率的信號的不同比特 ，而不是分別傳輸不同的信號。也就是說，將信號并行傳輸。 ?MCM技術(shù)的基本思想是把數(shù)據(jù)流串并變換為 N 路速率較低的子數(shù)據(jù)流，用它們分別去調(diào)制 N 路子載波后并行傳