【正文】 的帶寬，并不 像 其它擴(kuò)頻系統(tǒng)是依賴擴(kuò)頻序列或跳時(shí)序列來產(chǎn)生寬帶信號(hào)，而是因?yàn)槭褂昧思{秒級(jí)脈沖從而占據(jù)了從直流到幾個(gè) GHz的頻譜寬度．如此寬的帶寬，使 UWB 系統(tǒng)不同于窄帶無線通信系統(tǒng)，換句話說， UWB 系統(tǒng)是功率受限系統(tǒng)，而傳統(tǒng)窄帶無線通信系統(tǒng)是帶寬受限系統(tǒng)，這個(gè)根本區(qū)別使得 UWB 調(diào)制方案、糾錯(cuò)編碼等有著自己的特點(diǎn)。 通常 UWB 信號(hào)模型為： ( ) ( )tr f jjS t A t t????????? （ 31） 式（ 31） 中 , ()t? 表示發(fā)送的單周期脈沖 , fA 、 jt 分別表示單脈沖的幅度與時(shí)延。 跳時(shí)脈位調(diào)制 THPPM 跳時(shí)脈沖位置調(diào)制利用脈沖出現(xiàn)位置超前或落后于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻一個(gè)特定的時(shí)間來表示一個(gè)特定的信息。典型的 THPPM 短脈沖的發(fā)送間隔受兩個(gè)參數(shù)控制，一個(gè)是偽隨序列，另一個(gè)是發(fā)送的數(shù)據(jù)。fT 一般遠(yuǎn)大于 cT ，且 chfNT T? ，保證每一幀只傳送一個(gè)脈沖波形。 可見， ()()ktrSt在無調(diào)制數(shù)據(jù) 時(shí)存在離散譜線，譜線間隔是 1/PT ， 它的包絡(luò)是 2( ) ( )w f C f? ， 其中 ， ()wf 是信號(hào) ()trWt的能譜函數(shù)， ()Cf由跳時(shí)序列決定。采用 PAM 方式調(diào)制信號(hào)時(shí)，信息直接觸發(fā)超寬帶脈沖信號(hào)發(fā)生器以產(chǎn)生超寬帶脈沖，數(shù)字信號(hào)“ l”驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)較大幅度的超寬帶脈沖，數(shù)字信號(hào) “ 0” 則驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)較小幅度 的超寬帶脈沖。可見， PAM 的 PSD 包含連續(xù)譜和離散譜兩部分，離散譜 線的間隔是 1/T 。采用這種方式調(diào)制信號(hào)時(shí)，可以認(rèn)為是 A 分別為 +1 和 l的 PAM 調(diào)制方式。數(shù)字信號(hào)“ 1”驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)正的超寬帶脈沖，數(shù)字信號(hào)“ 0”則驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)與“ l”相位相反的超寬帶脈沖，即數(shù)字“ 1”與數(shù)字“ 0”產(chǎn)生的脈沖是兩個(gè)形狀完全相同，幅度完全相反的脈沖對(duì)。 (1) THBPSK 調(diào)制 。假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)有 xN 個(gè)用戶 , ? ?()kjC為第 k 個(gè)用戶的偽隨機(jī)序列，分布在 10 hN?? 之間，第 k 個(gè)用戶的信號(hào)波形是： 1( ) ( )0( ) ( )hNkkf j cjS t W t jT C T??? ? ?? （ 36） 第 k 個(gè)用戶發(fā)射的信號(hào)為： ( ) ( ) ( )[ / ]( ) ( [ / ] )sk k kk i N s s fx t A d S t i N N T??? （ 37） 式（ 37） 中， ()[ / ] ( 1, 1)skiNd ? ? ?代表用戶信息， ??z 表示取 z 的整數(shù)部分 , ()Wt是發(fā)送的脈沖波形。 (2) DSBPSK 調(diào)制 。 ()kna 是擴(kuò)頻碼序列，下標(biāo) n 表示第 n個(gè)碼片， cN 為 處理增益。 開關(guān)鍵控 OOK 采用 OOK 方式調(diào)制信號(hào)時(shí)，信息直接觸發(fā)超寬帶脈沖信號(hào)發(fā)生器。開關(guān)鍵控也可以看成是特殊的脈沖幅度調(diào)制 PAM。 PCTH 調(diào)制一方面能減少對(duì)現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)的影響， 同時(shí) 更不易被檢測(cè)到。 如減少單位時(shí)間發(fā)送的脈沖數(shù)，在不降低系統(tǒng)的 BER 和發(fā)送的脈沖功率情況下，可減少 UWB 對(duì)其它無線系統(tǒng)的干擾。理論分析和計(jì)算機(jī)模 19 擬表明，在總功率相等條件下， M 狀態(tài) Walsh 碼調(diào)制的 BER 優(yōu)于二狀態(tài) THPPM 調(diào)制方式。 基本解調(diào)方法概述 常用的解調(diào)方法有四種：包絡(luò)檢測(cè)、 相關(guān) /匹 配濾渡 器接收、 RAKE 接收、差分相干接收。包絡(luò)檢測(cè)在 UWB 脈沖中只能用于 OOK、單極性 PAM 以及 PPM 的解調(diào)，因?yàn)?UWB 信號(hào)極弱且受嚴(yán)重 的多徑影響，所以包絡(luò)檢測(cè)效果很差，目前很少有人使用這種方法。 圖 相關(guān) /匹配濾波解調(diào)器結(jié)構(gòu)圖 1r 接收信號(hào) 1()f T t? 2()f T t? ()Nf T t? ? ? ? ? ? 比較判決 2r Nr tr（） 抽樣 t=T 1()ft 抽樣 t=T 本地參考 T0()dt? T0()dt? T0()dt? 1()ft2()ft ()Nft ? ? ? ? ? ? 比較判決 1r 2r Nr ()rt 接收信號(hào) 20 RAKE 接收 RAKE 接收機(jī)是用來減輕多徑隨機(jī)衰落的影響的，它實(shí)際上是由一組延時(shí)相關(guān)接收機(jī)組成，本質(zhì)上還是屬于相關(guān)接收機(jī)，這里把這種接收機(jī)單列一類，是因?yàn)?RAKE 接收機(jī)在實(shí)際的移動(dòng)無線通信中具有極為重要的地位。要進(jìn)行 RAKE 接收機(jī)的分析首先必須進(jìn)行信道分析，對(duì)于信分析將直接決定 RAKE 接收機(jī)的性能與設(shè)計(jì)。 圖 典型的 RAKE 解調(diào)器結(jié)構(gòu)圖 差分相干 差分相干也是一種解決多徑衰落的解調(diào)方法，它使用前一個(gè)周期的信號(hào)來和當(dāng) 前信號(hào)作相關(guān)運(yùn)算，得到兩者之間的差異，判斷當(dāng)前信息與前一碼元信息是否相同。差分檢測(cè)可以在時(shí) /頻域進(jìn)行， UWB 信號(hào)解調(diào)主要采用時(shí)域差分。 加性噪聲 1()ct T T T T ∑ + 2()ct 3()ct ()Lct 1( ) ( ) ( ) ( )Lkkr t c t s t kT n t?? ? ?? ()st 21 第四章 PPMUWB 與 BPSKUWB 調(diào)制技術(shù)的仿真 PPMUWB 仿真與分析 pw1=.5e9。 Fs=100e9。 t=1e9:1/Fs:20e9。 y =A*(1 4*pi.*((t)/pw).^2).* exp(2*pi.*((t)/pw).^2)。 B=1。 yc=yp.*yum。 NFFY=2.^(ceil(log(length(y))/log(2)))。 22 NumUniquePts=ceil((NFFY+1)/2)。 MY=abs(FFTY)。 MY(1)=MY(1)/2。 MY=MY/length(y)。 y1=yum。 FFTY1=fft(y1,NFFY1)。 FFTY1=FFTY1(1:NumUniquePts)。 MY1=MY1*2。 MY1(length(MY1))=MY1(length(MY1))/2。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFY1。 NFFY2=2.^(ceil(log(length(y2))/log(2)))。 NumUniquePts=ceil((NFFY2+1)/2)。 MY2=abs(FFTY2)。 MY2(1)=MY2(1)/2。 MY2=MY2/length(y2)。 23 figure(1) subplot(2,2,1)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 title(39。)。 axis([1e9,10e9 1 1]) subplot(2,2,2)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 grid on。 plot(f,20*log10(MY))。FREQUENCY39。ylabel(39。)。 figure(2) subplot(2,2,1)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 title(39。)。 axis([1e9,10e9 1 1]) subplot(2,2,2)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 grid on。 plot(f,20*log10(MY1))。FREQUENCY39。ylabel(39。)。 figure(3) subplot(2,2,1)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 title(39。)。 axis([1e9,10e9 1 1]) subplot(2,2,2)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 axis([0 7e9 0 .025])。 subplot(2,2,3)。xlabel(39。)。20LOG10=DB39。 grid on。由于調(diào)制改變了脈沖與脈沖之間的間隔，信號(hào)能量更趨近平滑，信號(hào)更加隱蔽。功率譜密度的包絡(luò)的形 狀與基本脈沖波形（二階高斯微分波形）的傅氏變換相同。 BPSKUWB 仿真與分析 pw1=.2e9。 Fs=100e9。 t=1e9:1/Fs:30e9。 noise=(1e50)*(randn(size(t)))。 yp=1*y+ ... 1*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... 1*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... 1*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... 1*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)。 yum=B*y+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)+ ... B*(14*pi.*(()/pw).^2).*exp(2*pi.*(()/pw).^2)。 NFFYM=2.^(ceil(log(length(ym))/log(2)))。 NumUniquePts=ceil((NFFYM+1)/2)。 MYM=abs(FFTYM)。 MYM(1)=MYM(1)/2。 MYM=MYM/length(ym)。 NFFYUM=2.^(ceil(log(length(yum))/log(2)))。 NumUniquePts=ceil((NFFYUM+1)/2)。 27 MYUM=abs(FFTYUM)。 MYUM(1)=MYUM(1)/2。 MYUM=MYUM/length(yum)。 NFFYC=2.^(ceil(log(length(yc))/log(2)))。 NumUniquePts=ceil((NFFYC+1)/2)。 MYC=abs(FFTYC)。 MYC(1)=MYC(1)/2。 MYC=MYC/length(yc)。 figure(1) subplot(2,2,1)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 title(39。)。 subplot(2,2,2)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 grid on。 plot(f,20*log10(MYM))。FREQUENCY39。ylabel(39。)。 figure(2) subplot(2,2,1)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 title(39。)。 28 axis([1e9,27e9 1 1]) subplot(2,2,2)。xlabel(39。)。AMPLITUDE39。 axis([0 10e9 0 .1])。 subplot(2,2,3)。xlabel(39。)。20LOG10=DB39。 grid on。 plot(t,yc)。TIME39。ylabel(39。)。Receiver correlator outputno LPF39。 grid on。 plot(f,MYC)。FREQUENCY39。ylabel(39。)。 subplot(2,2,3)。xlabel(39。)。20LOG10=DB39。 grid on。 L=0。 for ii=1:LEN。 pv(ii)=H。 pv(ii)=L。 end 。 subplot(2,2,4)。 29 axis([1e9 27e9 1 6]) title(39。)。Frequency39。 ylabel(39。)。 rc=.2e9。 ht=.2e9*ht。 yn=filter(noise,1,ht)/Fs。 FFTYCFO=fft(ycfo,NFFYCFO)。 FFTYCFO=FFTYCFO(1:NumUniquePts)。 MYCFO=MYCFO*2。 MYCFO(length(MYCFO))=MYCFO(length(MYCFO))/2。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFYCFO。 FFTYN=fft(yn,NFFYN)。 FFTYN=FFTYN(1:NumUniquePts)。 MYN=MYN*2。 MYN(length(MYN))=MYN(length(MYN))/2。 f=(0:NumUniquePts1)*2*Fn/NFFYN。 plot(t,ycfo)。TIME39。ylabel(39。)。Receiver filtered correlator output39。 grid on。 plot(f,MYCFO)。FREQUENCY39。ylabel(39