基于跳時脈位調(diào)制的超寬帶發(fā)射機設(shè)計研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 20:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 : （31）這里是脈沖形成因子，為方差。調(diào)用函數(shù)waveform ，定義變量：輸出信號抽樣頻率fc為100GHz?？梢缘脠D31。圖31 超寬帶脈沖波形圖31所示為一高斯函數(shù)的二階導(dǎo)函數(shù)，可以看出其很窄，可以用于超寬帶的脈沖波形進行傳輸?，F(xiàn)改變沖激脈沖的持續(xù)時間tau，其他變量不變，, , ,調(diào)用函數(shù)waveform。得圖32。圖32 不同脈沖形成因子情況下脈沖波形由圖32可以看出脈沖寬度取決與脈沖形成因子(tau)，減小的值將會使脈沖寬度壓縮，從而擴展傳輸信號的帶寬。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。 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。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號狀態(tài)數(shù)可以分為二進制PPM(2PPM) 和多進制PPM (MPPM) .在這種調(diào)制方式中，一個脈沖重復(fù)周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有2 個或M個，脈沖位置與符號狀態(tài)一一對應(yīng)。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。 PPM調(diào)制的優(yōu)點在于，它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號控制脈沖位置，不需要進行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復(fù)雜程度實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)。 跳時多址（THMA）跳時多址(THMA)技術(shù)可以方便的與PPM調(diào)制方式相結(jié)合形成跳時脈沖相位調(diào)制(THPPM)系統(tǒng)方案。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。將跳時技術(shù)與PPM結(jié)合，可以有效的抑制PPM信號中的離散譜線，達到平滑信號頻譜的作用。跳時技術(shù)是超寬帶無線通信技術(shù)的一個重要組成部分，在超寬帶通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。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。由于幀周期內(nèi)可分的碼片時隙數(shù)有限，當用戶數(shù)很大時就會產(chǎn)生干擾，因此跳時序列族中序列的數(shù)目直接決定了超寬帶無線電通信系統(tǒng)的用戶數(shù)目。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。 PPMTHUWB發(fā)射機的實現(xiàn) PPMTHUWB信號產(chǎn)生原理在結(jié)合了二進制PPM的THUWB（二進制PPMTHUWB）中。UWB信號的產(chǎn)生[14]可以系統(tǒng)地描述如圖33：圖33 PPMTHUWB信號的發(fā)射方案 給定待發(fā)射的二進制序列，其速率，上圖中的第一個模塊使每個比特重復(fù)次，產(chǎn)生一個二進制序列：新的比特速率。這個模塊引入了冗余，其實是一種被稱為重復(fù)編碼的分組編碼器。一般術(shù)語上稱為信道編碼。第二個模塊是傳輸編碼器，就是應(yīng)用整數(shù)值碼序列和二進制序列，產(chǎn)生一個新序列，序列的一般元素表達式如下： （32）式32中，和是常量，對所有的滿足條件，通常。這里的是一個實數(shù)值序列，而是二進制序列，是整數(shù)值序列。遵循最常用的方法，假定是偽隨機碼序列，它的元素是整數(shù)，且滿足。碼序列可能為周期序列，其周期表示為。實數(shù)值序列輸入到第三個模塊，即PPM調(diào)制模塊，產(chǎn)生了一個速率為（脈沖/s）的單位脈沖（Dirac pulses ）序列。這些脈沖在時間軸上的位置為，因此脈沖位置在基礎(chǔ)上偏移了，脈沖的發(fā)生時間也可表示為。稱為碼片時間（chip time）。最后一個模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為。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。以上所有系統(tǒng)級聯(lián)以后的輸出信號可表示如下： （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，可表示為：。上式中，定義了脈沖的隨機性或者說是相對于整數(shù)倍時刻的抖動。 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。系統(tǒng)模型如圖34：圖34 PPMTHUWB發(fā)射器的系統(tǒng)模型運用函數(shù)transmitter_2PPM_TH,就能仿真出整個發(fā)射鏈路。函數(shù)執(zhí)行bits(等概率二進制產(chǎn)生)，repcode(bits,Ns)（重復(fù)編碼），TH(Nh,Np)（TH編碼），2PPMTH（PPMTH調(diào)制）， waveform（脈沖形成器）。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)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。然后經(jīng)脈沖形成后，變成待發(fā)射的信號(如圖36)，在信道傳輸過程中，有用信號疊加上噪聲，振幅衰減(如圖37)。圖35 PPMTHUWB發(fā)射流程可以設(shè)置信號特征參數(shù)：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(chǎn)生的比特數(shù)numbits為2，平均脈沖重復(fù)時間Ts為3ns，每個比特映射的脈沖數(shù)Ns為
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