【導(dǎo)讀】UWB是一種短距離的無線通信方式。其傳輸距離通常在。10m以內(nèi)，使用1GHz以上帶寬，通信速度可以達到幾百Mbit/s以上。作頻段范圍從到GHz，最小工作頻寬為500MHz。個是采用不采用載波方式。從傳輸帶寬看，按照美國聯(lián)邦通信委員會FCC的定。義：信號帶寬大于或者信號帶寬與中心頻率之比大于25%的為超寬帶。然而，這些脈沖的頻域非常寬，可覆蓋數(shù)Hz～數(shù)GHz。無線電波而言，相當(dāng)于噪聲，對傳統(tǒng)的無線電波影響相當(dāng)小。顯示出其具有傳統(tǒng)窄帶和寬帶技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。在接收端，不需要中頻處理。UWB系統(tǒng)使用間隙的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做。在高速通信時，系統(tǒng)的耗電量僅為幾百μW～幾十mW。以檢測出脈沖信號。大大降低了設(shè)備的成本。UWB還具有多徑分辨能力強、定位精確等特點。的技術(shù)優(yōu)勢及不足，與其他技術(shù)的比較及UWB脈沖的應(yīng)用。2020年11月10日之前完成開題報告；電法》分配給相應(yīng)的無線系統(tǒng)的。與之相對照的是，UWB使用超寬頻率范圍（

　　

【正文】 系統(tǒng)發(fā)射的平均功率很低，但是，由于其脈沖持續(xù)時間很短，瞬時功率峰值可能會很大，這甚至?xí)绊懙矫窈降仍S多系統(tǒng)的正常工作。盡管如此，學(xué)術(shù)界的種種爭論并不影響 UWB 的開發(fā)和應(yīng)用。2020 年 2 月美國通信協(xié)會 (FCC)批準了 UWB 用于短距離無線通信的申請。 UWB 在家庭中的應(yīng)用 雖然無線通信網(wǎng)已經(jīng)在企業(yè)和公共場所得 到推廣和應(yīng)用，但是這些現(xiàn)有技術(shù)很難為家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)的無線互連提供一個合適的方案。按照傳統(tǒng)的無線電設(shè)計方法，如果要提高通信速率，必須要提高數(shù)字信號處理器的處理速度，這勢必要增加系統(tǒng)的成本和功耗，高速率的無線產(chǎn)品往往也是高成本、大功耗的。然而，家庭無線通信網(wǎng)有一些特殊的要求。首先，為了滿足無線數(shù)字視頻的要求，家庭無線互連產(chǎn)品需要更高的通信速率，以無線高清晰數(shù)字電視 (WHDTV)為例，如果采用 MPFG2HD 數(shù)據(jù)格式，則視頻數(shù)據(jù)流的速率高達 25Mbit/s。其次，讓家庭無線通信產(chǎn)品走向千家萬戶，系統(tǒng)成本必須很低。市 場調(diào)查表明，如果無線產(chǎn)品的價格比同類有線產(chǎn)品的價格高出 30%，將很難被眾多的消費者所接受。其次，家庭無線通信產(chǎn)品中用到的嵌入式網(wǎng)關(guān)和小型手持設(shè)備往往是電池供電，因此，降低功耗就是一個突出的問題。即家庭無線通信產(chǎn)品必須具備高速率、低成本和低功耗三個優(yōu)點。傳統(tǒng)的無線電設(shè)計方案無法在速率、成本和功耗這三者之間找到一個合適的平衡點。 UWB 適用于兩類家庭消費電子的應(yīng)用。一類是房間內(nèi)應(yīng)用，例如機頂盒和 DVD播放機到數(shù)字電視的無線連接，這一類應(yīng)用需要至少 20～28Mbit/s 的傳輸速率，如要實現(xiàn)畫中畫功能則需要 56Mbit/s 的傳輸速率，另外，還需要 7～ 10 米的距離實現(xiàn)多個通道的傳輸。另一類是桌面的應(yīng)用，如 PDA、手機和數(shù)碼相機與 PC 機的同步， PC 機實現(xiàn)視頻編輯等。這一類應(yīng)用一般只需要支持 2～ 4m 的傳輸距離，但對傳輸速率的要求非常高，有時需要高至 480Mbit/s的傳輸速率。 UWB 有望滿足家庭消費者的其它重要需求。有線與衛(wèi)星供應(yīng)商正推出越來越多的高清電視廣播，通常需要標清信號五倍左右的帶寬。 UWB 具有 110Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率及 10m 的傳輸距離，因此，只有它才能在住宅的幾乎所有空間內(nèi)實現(xiàn)從機頂盒向電視顯示器無線 傳輸高分辨率視頻流的功能。這使得消費者無須為每臺電視機都添置新的機頂盒，即可使家里多臺電視機都接收到高清節(jié)目 14 源。 無繩 USB 無繩 USB(WirelessUSB)是一種無線接口標準，目標是以無線取代目前的 USB連線。無線技術(shù)方面將使用超寬帶近距離高速通信技術(shù) UWB。目標傳送速度為 的最大通信速度 480Mbit/s?？赏?UWB 無線技術(shù)將取代 USB，成為PC 的外設(shè)接口。 無繩 USB 可以實現(xiàn)數(shù)字家庭的打印機共享、無線鼠標、鍵盤連接，掃描儀的數(shù)據(jù)傳輸，移動硬盤的無線接入， DV 數(shù)據(jù)傳送等 應(yīng)用，是數(shù)字家庭標準外設(shè)接入的接口。通過 UWB 無繩 USB 連接，組成了以計算機為中心， USB 標準外設(shè)作為從設(shè)備的互聯(lián)互通小網(wǎng)絡(luò)。這個小型網(wǎng)絡(luò)能夠完成系統(tǒng)協(xié)同工作，由軟件控制可智能完成用戶的特定任務(wù)。例如，用戶可以直接從數(shù)碼相機中瀏覽，選定自己喜歡的照片，通過無繩 USB 技術(shù)傳送到電腦，接著，電腦可以把它輸出到無線連接的便攜打印機，用戶就能及時打印出選出的照片。這樣，隨時隨地?zé)o任何連接限制地體現(xiàn)出數(shù)字家庭設(shè)備互聯(lián)互通人性化的特點。 圖 31 無線 USB 應(yīng)用場景 15 第 四 章 結(jié)論 總結(jié) 本文從整個通信系統(tǒng)的發(fā)射、傳輸、接收三個方面對超寬帶系統(tǒng)的性能特點 進行了分析，對各個部分的特性都進行了研究仿真，了解影響各部分性能的因素， 最終得到影響 UWB 系統(tǒng)多用戶干擾的各個因素。首先，影響多用戶干擾的主要因 素就是用戶數(shù)量，用戶數(shù)量越多，接收機處的誤碼率越高，而且用戶越多，隨著 信噪比的改 變誤碼率的變化并不明顯，因此，在一個多用戶的 UWB 系統(tǒng)中，多用 戶干擾起主要的作用。當(dāng)改變發(fā)射信號時，脈沖形成因子并不是影響誤碼率的主 要因素，而每信號的脈沖數(shù)則對系統(tǒng)性能影響較大。另一方面來講，組成每個信 號的脈沖數(shù)越多，發(fā)射信號速率越高，而接收機處的誤碼率越低，這說明信號速 率是影響系統(tǒng)性能的主要因素之一。信號傳播的過程中存在多徑現(xiàn)象，通過對 AWGN 信道和多徑信道下系統(tǒng)誤碼率的比較，很明顯，多徑效應(yīng)也是影響系統(tǒng)性 能的主要因素之一。 以上的分析都是建立在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上的，對信號、信道、接收機都有一 定的限制，但在不同的情況下，由這些假設(shè)得出的結(jié)果是不一定準確的。而在分 析多用戶干擾時，訊一 UWB 系統(tǒng)是在標準高斯近似 (sGA)的假設(shè)下進行的，這種 假設(shè)只是近似有效，這種有效性隨著干擾用戶的增多而提高，且對比特速率較高 和重復(fù)頻率高的系統(tǒng)而言，由 SGA 假設(shè)的有效性也會比較高。對于 THMAUWB 系統(tǒng)來說，在系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)理想功率控制的情況下，在 SGA 假設(shè)下得出的結(jié)果也 會比較樂觀。 本文的各部分仿真分析，由于設(shè)備和計算時間上的限制，有一些發(fā)射信號的 比特速率沒有設(shè)置的特別高，這樣使結(jié)果看上去不是特別理想， 但結(jié)果的總體趨 勢是正確的。 下一步工作 16 接下來的工作，可以由以下幾方面展開 : 首先可以采用不同波形的脈沖信號，考察其系統(tǒng)的性能，尋找一種更加有效的脈沖波形。 然后可以對超寬帶系統(tǒng)采用不同脈沖調(diào)制方式情況下的各部分性能進行研究分析，如 PAM， DS 一 55(直接序列擴頻 )， OFDM 等方式下的 UWB 系統(tǒng)，找出最優(yōu)的調(diào)制方式。文中接收機處的判決采用的是軟判決，接下來可以對在硬判決的情況下系統(tǒng) 的性能及其干擾情況進行仿真，以便選擇合適的判決方式。 最后，由于超寬帶系統(tǒng)占用的是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的頻段，在研究超寬帶沖激 無 線電抗干擾性能的技術(shù)上，可研究它對其他系統(tǒng)的干擾性，及其他系統(tǒng)對它的干 擾，使其具有更好的共存性。 17 參考文獻 [1] Theodore S. Rappaport. Wireless Communications Principles and Practice [M].北京 :電子工業(yè)出版社 .1998,9 [2] 祁玉生 ,邵世祥 .現(xiàn)代移動通信系統(tǒng) [M].北京 :人民郵電出版社 .1999,10 [3] 張賢達 ,保錚 .通信信號處理 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 .2020,12 [4] 祝宇辰 ,錢水春 .無線電通信抗干擾技術(shù) [M].南京 :解放軍通信工程學(xué)院 .1983,10 [5] K. Simon, J. K. Omura, R. A. Scholtz and B. K. Levitt. Spread SpectrumCommunicationsHandbook[M].北京 :人民郵電出版社 .2020,8 [6] A. S. Tanenbaum 著 ,熊貴喜 ,王小虎等譯 .計算機網(wǎng)絡(luò)（第 3版） [M].北京 :清華大學(xué)出版社 .1998,7 [7] Ivan Stojmenovic′. Handbook of Wireless Networks and Mobile Computing [M]. New York:John Wiley amp。 Sons, Inc., 2020 [8] 呂海寰 ,蔡劍銘 ,甘仲民等 .衛(wèi)星通信系統(tǒng) [M].北京 :人民郵電出版社（第 2 版） . 1994,4 [9] 石昌賢 ,徐大雄 ,杜軍 .FATMA－時頻多址協(xié)議及其性能分析 [J].通信學(xué)報 . 1996， 6 18 致 謝 在論文完成之際，我想對在我 大學(xué) 期間給予我關(guān)心和幫助的所有人表示衷心的感謝。 這篇論文是在我的導(dǎo)師 王麗娜 的悉心指導(dǎo)下完成的， 王麗娜 老師淵博的學(xué) 識、嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度、嚴密的思維方式、循循善誘的教學(xué)風(fēng)范都是我學(xué)習(xí) 的榜樣，令我受益終生。感謝 王麗娜 老師在這年的學(xué)習(xí)中給予我的鼓勵和無私 幫助 ! 我還要深深地感謝我的家人，感謝他們對我學(xué)習(xí)和生活無微不至的關(guān)心、 支持和鼓勵，他們的鼓勵和支持使我順利地完成學(xué)業(yè)。 感謝 徐彬、寧迪、谷焱 在我論 文完成期間給予我的支持和幫助，和你們 一起度過的時光帶給我無窮的快樂。 最后感謝我所有的朋友，所有關(guān)心和幫助過我的人，以及我所拜讀過文章 的各位研究學(xué)者。