【正文】 同時(shí)，也衷心感謝答辯委員會(huì)以及對(duì)此論文進(jìn)行評(píng)閱、評(píng)議的全體專家，以及那些幫助過我的其他老師和同學(xué)們！?；仡欁霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的幾個(gè)月，通過柏老師的提供資料和耐心講解，使我對(duì)整個(gè)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，在課題研究等專業(yè)方面的能力有了很大的提高，也使我更加了解到所學(xué)的專業(yè)知識(shí)在實(shí)踐應(yīng)用方面所發(fā)揮的重要作用。參考文獻(xiàn)[1]方旭明,何蓉等. ,[2]李新付，樓才義，[3]尹長川，羅濤，[4]查光明，,[5]伍疆，羅常青，,2002[6]，[7]馬建倉，羅亞軍，：科學(xué)出版社，2003[8]:[9]嚴(yán)紫建，[10]卿斯?jié)h. 密碼學(xué)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全 . 北京: 清華大學(xué)出版社, 2001.[11]金純, 許光辰, 孫睿. 藍(lán)牙技術(shù). 電子工業(yè)出版社，[12]D G next step in shortrange wireless. 2003IEEEMTTS International Microwave Symposium Digest ,June 2003,1,8213:357360[13]Federal Communications of part 15 of the Commission Rules Regarding UltraWideband Transmision Systems NPRM 00163,May 10,2000[14]Cassioli D,Win M Z,Molisch A Statistical Model for the USB Indoor 2001,致 謝本文是我在柏逢明老師的悉心指導(dǎo)下完成的?？梢灶A(yù)料，UWB技術(shù)將在未來高速信息網(wǎng)中發(fā)揮重要的作用。無線傳輸數(shù)據(jù)量需求的日益增長以及無線電頻段的日益擁擠，促使我們不斷開發(fā)高速度低成本的無線通信技術(shù)，無疑UWB技術(shù)將在此方面一顯身手。結(jié) 論短距離無線通信技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用較好的適應(yīng)了市場發(fā)展的需求,特別是在最近一兩年內(nèi)以驚人的速度發(fā)展,各種相關(guān)技術(shù)層出不窮,已經(jīng)在醫(yī)療、銷售、制造、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、會(huì)展、金融、小型辦公、學(xué)校等許多不適合或無法布線的場合或需要移動(dòng)辦公、移動(dòng)工作的企事業(yè)單位和行業(yè)系統(tǒng)得到了初步的應(yīng)用。而且，沒有任何替代技術(shù)的競爭能對(duì)UWB造成嚴(yán)重的威脅，那些替代技術(shù)只不過是些能夠運(yùn)送數(shù)據(jù)的“老車破牛”，它們的速度只有UWB的五分之一到百分之一。而筆記本電腦用戶只須將筆記本放在桌上，其筆記本就會(huì)立即連到周圍的外設(shè)（打印機(jī)、備份磁盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、全尺寸鍵盤、鼠標(biāo)、揚(yáng)聲器系統(tǒng)以及數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等）上去。如今，在曾經(jīng)需要使用USB或1394電纜的任何地方，您都可以使用無線技術(shù)來作為替代。同先進(jìn)國家相比較，我國在無線通信領(lǐng)域仍處于待開發(fā)狀態(tài)，通過UWB技術(shù)的研究，可以充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，研究將會(huì)更有方向性和針對(duì)性，因而有可能在該領(lǐng)域達(dá)到并超過世界先進(jìn)水平，促進(jìn)我國在UWB技術(shù)方面的全面發(fā)展，同時(shí)對(duì)我國在該研究領(lǐng)域擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和相關(guān)產(chǎn)品，建立新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，具有重大意義。相信UWB技術(shù)，不僅為低端用戶所喜愛，且在一些高端技術(shù)領(lǐng)域，在軍事需求和商業(yè)市場的推動(dòng)下，UWB技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展和成熟起來。UWB技術(shù)在無線通訊方面的創(chuàng)新性、利益性已引起了全球業(yè)界的關(guān)注。 UWB的發(fā)展前景UWB系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下，已經(jīng)證實(shí)能夠在戶內(nèi)提供超過480Mbps的可靠數(shù)據(jù)傳輸。如何把這些相互獨(dú)立的信息產(chǎn)品有機(jī)地結(jié)合起來，這是建立家庭數(shù)字娛樂中心一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。家庭數(shù)字娛樂中心的概念是：將來你的住宅中的PC、娛樂設(shè)備、智能家電和Internet都連接在一起，你可以在任何地方使用它們。在過去幾年里，家庭電子消費(fèi)產(chǎn)品層出不窮。它能夠提供突發(fā)且高達(dá)100Mbps的信息服務(wù)，其信息內(nèi)容包括路況信息、建筑物信息、天氣預(yù)報(bào)和行駛建議，還可以用作緊急援助事件的通信。UWB地理定位系統(tǒng)最初的開發(fā)和應(yīng)用是在軍事領(lǐng)域。如果使用小型全向垂直極化天線或小型圓極化天線，其視距通信范圍可超過2km。其基本原理是通過無線UWB 漫游器和無線UWB塔標(biāo)間的包突發(fā)傳送而完成航程時(shí)間測量，再經(jīng)往返(或循環(huán)) 時(shí)間的測量值的對(duì)比和分析，得到目標(biāo)的精確定位。UWB技術(shù)一個(gè)介于雷達(dá)和通信之間的重要應(yīng)用是精確地理定位，例如使用UWB技術(shù)的能夠提供三維地理定位信息的設(shè)備。在軍用方面主要用于如下領(lǐng)域如UWB雷達(dá)、UWB (預(yù)警機(jī)、艦船等)、警戒雷達(dá)、UAV/U GV數(shù)據(jù)鏈、探測地雷、檢測地下埋藏的軍事目標(biāo)或以葉簇偽裝的物體；在民用方面，自從2002年2月14日FCC批準(zhǔn)將UWB用于民用產(chǎn)品以來，UWB的民用主要包括以下3個(gè)方面：地質(zhì)勘探及可穿透障礙物的傳感器(imaging system)；汽車防沖撞傳感器等(vehicle radar system)；家電設(shè)備及便攜設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通信(munication and measurements system)。在數(shù)據(jù)通信方面，UWB技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)Adhoc網(wǎng)絡(luò)；UWB也適用于短距離數(shù)字化的音視頻無線鏈接、短距離寬帶高速無線接入等相關(guān)民用領(lǐng)域。 UWB的應(yīng)用概述 UWB技術(shù)多年來一直是美國軍方使用的作戰(zhàn)技術(shù)之一，但由于UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢，同時(shí)受發(fā)射功率的限制，在短距離范圍內(nèi)提供高速無線數(shù)據(jù)傳輸將是UWB的重要應(yīng)用領(lǐng)域，如當(dāng)前WLAN和WPAN的各種應(yīng)用。而紅外的最大缺點(diǎn)是只能進(jìn)行視距傳輸，即通信設(shè)備中間不能存在阻擋物，從而把IrDA應(yīng)用限制在特定領(lǐng)域之內(nèi)。，HomeRF的通信距離比UWB遠(yuǎn)，而傳輸速率比UWB低。主要不足是發(fā)射功率過小限制了傳輸距離。且UWB具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、發(fā)射功率小等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景，在室內(nèi)通信、高速無線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)等場合都能得到充分應(yīng)用。目前,PWDMA僅限于理論研究，尚未進(jìn)入實(shí)用階段。(4)PWDMAPWDMA是結(jié)合Hermite等正交多脈沖提出的一種波分多址方式。在UWB系統(tǒng)中，～，根據(jù)用戶數(shù)量和設(shè)備復(fù)雜度要求選擇一定數(shù)量的子信道和跳頻碼解決多址問題。若用戶跳頻碼之間無沖突或沖突概率極小，則多用戶信號(hào)之間在頻域正交，可以很好地消除用戶間干擾。因此，在DSCDMA系統(tǒng)中需要進(jìn)行功率控制在UWB系統(tǒng)中DSCDMA通常與BPSK結(jié)合。在這種多址方式中，每個(gè)用戶使用一個(gè)專用的偽隨機(jī)序列對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，用戶擴(kuò)頻序列之間互相關(guān)很小，即使用戶信號(hào)間發(fā)生沖突，解擴(kuò)后互干擾也會(huì)很小。因此，如何選擇跳時(shí)序列是非常重要的問題。將跳時(shí)技術(shù)與PPM結(jié)合可以有效地抑制PPM信號(hào)中的離散譜線，達(dá)到平滑信號(hào)頻譜的作用。接收端利用與目標(biāo)用戶相同的跳時(shí)序列跟蹤接收。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(，又稱幀周期)劃分成個(gè)持續(xù)時(shí)間為的互不重疊的碼片時(shí)隙，每個(gè)用戶利用一個(gè)獨(dú)特的隨機(jī)跳時(shí)序列在個(gè)碼片時(shí)隙中隨機(jī)選擇一個(gè)作為脈沖發(fā)射位置。由于具有頻譜利用率高、抗多徑能力強(qiáng)、便于DSP實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，OFDM技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播(DAB)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、WLAN等無線網(wǎng)絡(luò)中，且被作為B3G/4G蜂窩網(wǎng)的主流技術(shù)。原理上講，10dB帶寬大于500MHz的任何信號(hào)形式均可稱作UWB。(4)正交多載波調(diào)制傳統(tǒng)意義上的UWB系統(tǒng)均采用窄脈沖攜帶信息。由于這種調(diào)制方式需要較多的成形濾波器和相關(guān)器，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高。在脈沖寬度相同的情況下，可以達(dá)到比MPPM更高的符號(hào)傳輸速率。在接收端，利用M個(gè)并行的相關(guān)器進(jìn)行信號(hào)接收，利用最大似然檢測完成數(shù)據(jù)恢復(fù)。(3)波形調(diào)制波形調(diào)制(PWSK)是結(jié)合Hermite脈沖等多正交波形提出的調(diào)制方式。前者可以采用非相干檢測降低接收機(jī)復(fù)雜度，而后者采用相干檢測可以更好地保證傳輸可靠性。在UWB系統(tǒng)中，考慮到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和功率有效性，不宜采用多進(jìn)制PAM(MPAM)。如果不對(duì)這些譜線進(jìn)行抑制，將很難滿足FCC對(duì)輻射譜的要求。因此，PPM是早期UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。鑒于UWB系統(tǒng)的復(fù)雜度和功率限制，實(shí)際應(yīng)用中，常用的調(diào)制方式為2PPM或2OPPM。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈位。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關(guān)系，又可分為部分重疊的PPM和正交PPM(OPPM)。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號(hào)狀態(tài)數(shù)可以分為二進(jìn)制PPM(2PPM)和多進(jìn)制PPM(MPPM)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以對(duì)調(diào)制方式與多址方式進(jìn)行合理的組合。在UWB系統(tǒng)中采用的調(diào)制方式可以分為兩大類：基于超寬帶脈沖的調(diào)制、基于OFDM的正交多載波調(diào)制。 UWB調(diào)制與多址技術(shù)調(diào)制方式是指信號(hào)以何種方式承載信息,它不但決定著通信系統(tǒng)的有效性和可靠性,同時(shí)也影響信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)、接收機(jī)復(fù)雜度。與Hermite脈沖相比，PSWF脈沖可以直接根據(jù)目標(biāo)頻段和帶寬要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要復(fù)雜的載波調(diào)制進(jìn)行頻譜般移。這種脈沖成形方法的特點(diǎn)在于：能量集中于低頻，各階波形頻譜相差大，需借助載波搬移頻譜方可滿足FCC要求。結(jié)合多進(jìn)制脈沖調(diào)制可以有效地提高系統(tǒng)傳輸速率。10dB帶寬為525MHz?！?。有載波的成形脈沖可表示為： ()其中p(t)為持續(xù)時(shí)間為的基帶脈沖；為載波頻率，即信號(hào)中心頻率。因此，傳統(tǒng)的用于有載波通信系統(tǒng)的信號(hào)成形方案均可移植到UWB系統(tǒng)中。按照FCC對(duì)UWB的新定義，必須采用4階以上的亞納秒脈沖方能滿足輻射譜要求。隨著脈沖信號(hào)階數(shù)的增加，過零點(diǎn)數(shù)逐漸增加，信號(hào)中心頻率向高頻移動(dòng)，但信號(hào)的帶寬無明顯變化，相對(duì)帶寬逐漸下降。 高斯單周脈沖高斯單周脈沖即高斯脈沖的各階導(dǎo)數(shù),是最具代表性的無載波脈沖。FCC對(duì)UWB的重新定義和頻譜資源分配對(duì)信號(hào)成形提出了新的要求，信號(hào)成形方案必需進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于UWB通信系統(tǒng)，成形信號(hào)g(t)的帶寬必須大于500MHz，～。對(duì)于線性調(diào)制系統(tǒng)，已調(diào)制信號(hào)可以統(tǒng)一表示為： ()其中，為承載信息的離散數(shù)據(jù)符號(hào)序列；T為數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)時(shí)間；g(t)為時(shí)域成形波形。因此，可以大大降低系統(tǒng)復(fù)雜度，減小收發(fā)信機(jī)體積和功耗。(5)體積小、功耗低傳統(tǒng)的UWB技術(shù)無需正弦載波，數(shù)據(jù)