【正文】 的超寬帶無線信道電波傳播模型具有重要的意義。路徑損耗模型主要用于描述發(fā)射機和接收機之間距離大于 5 米以上的信號強度的變化，它表征了接收信號在 一 定時間內的均值隨傳播距離的變化呈現(xiàn)出緩慢變化。路徑損耗模型包括穿透障礙損耗、視距和非視距損耗。主要描述無線信號經短距離或短時間 傳輸后經兩個或兩個以上路徑微小的時間間隔到達接收機的傳播特性。多徑傳播模型對傳輸技術的選擇和接收機的設計至關重要。 超寬帶信道模塊設計 超寬帶信道傳播的主要特點是 :由于發(fā)射機和接收機之間存在多 14 條傳播路徑 ,發(fā)射信號傳播之后會產生多個經過時延和衰落的信號。脈沖的性狀應與傳播路徑有關 ,不同的傳播路徑有不同的沖激響應。 IEEE 模型的信道沖激響應可以表示為 : ? ? ? ? ? ?00knk n k n n knkh t x a t T????? ? ??? （ ） 其中 X 是對數正態(tài)隨機變量 ,代表信道的幅度增益 。 這個模型是將室內環(huán)境分成四種典型的情況 : CM1(0~4m,視距傳播 (LOS)),CM2(0~4m, 非視距傳播 (NLOS)), CM3 (4~10m,非視距傳播 (NLOS)),CM4(4~10m,極端情況下的非視距傳播 (NLOS)),特性如表 所示。從表 可以看出 4 種信道模型中多徑時延最大值為 25 ns。根據超寬帶信號要求和各種相關器的特點 ,沖激無線電的相關器 設計通常采用模擬式相關器或混合式相關器。混合式相關器的特點是接收信號為模擬量 ,而將模板信號量化為了數字量。在接收端 ,通過判決延遲 D 時刻獲得的接收脈沖信號的自相關值提取數據信息 ,TR 自相關接收系統(tǒng)的結構圖如圖 所示 [12]。 17 二 階 高 斯 脈沖 產 生輸 出模 板 信 號積 分 圖 UWB 信號相關仿真圖 18 5 超寬帶（ UWB）無 線通信系統(tǒng) 的 simulink 建模 系統(tǒng)的 總體結構 本系統(tǒng) 的 構建 基于 IEEE 標準 中 的多頻帶正交頻率復用（ OFDM） UWB 提案。 OFDM信號使用跳頻（多頻 帶）技術進行擴頻 ,本系統(tǒng)采用三個子頻帶來實現(xiàn) OFDM信號在 UWB 系統(tǒng)中的 應用 。零直流 （ 7） 每個 OFDM符號的 有效載荷量： 100 （ 8） 時間擴展： 2倍 （通過跳頻進行擴展） （ 9） 抗多徑 循環(huán)前綴： 60納秒 其中系統(tǒng)的總體結果如圖 ： 19 圖 仿真系統(tǒng)的總體結構 仿真模型的發(fā)射機結構 系 統(tǒng)的發(fā)射機結構如 圖 所示： 圖 系統(tǒng)發(fā)射機模型圖 信號經過貝努二進制調制，傳至 5/8 卷積 編碼器，在進行交織、QPSK 調制， OFDM 發(fā)射機。 其中 OFDM 發(fā)射機 是 發(fā)射機模型 的核心模塊 ，其結構 如圖 所示： 1O u t 1F i xe d P o i n tA n a l ys i s( 1 6 b i t s )f p a n a l ys i sZ e r o S u f f i x,U n g r o u pF r a m e s ,andG u a r d P e r i o dZ e r o P a da n d S h i f tf o r F F TH o r i z C a tH o r i z C a tP i l o t sP S S e q u e n ceA s s e m b l eO F D MF r a m e s K N o r m a l i ze I F F TI F F T 1G r o u p D a t a f o rO F D M S ym b o l sF S S e q u e n ceZ e r o D CC o n ve r tC o n ve r tC E S e q u e n ce2 x S p r e a d i n g1I n 1 圖 OFDM 發(fā)射機結構 這個子系統(tǒng)的目的是要將 QPSK符號有效載荷轉變成 OFDM符號（每165 個樣本） 的 幀 中 ，并將它傳遞給 發(fā)射機的射頻 前端。 第二個轉換器 將輸出轉換為雙精度浮點（ 相當于 D/A 轉換器）。 仿真模型的接收機結構 系統(tǒng)的接收機結構如 圖 所示： 圖 系統(tǒng)接收機模型圖 20 信號經過跳頻解擴和濾波，經過 OFDM接收 QPSK解調和解交織，最后經過維特比解碼接收。 仿真模型信道的結構 本系統(tǒng)采用 UWB標準信道，該信道結構圖如圖 : 圖 信道結構圖 信道參數圖如圖 , 在本 次仿真中是以 CM1信道模型進行仿真的。 發(fā)射端信號仿真分析 圖 跳頻時序仿真圖 圖 三個子頻帶頻譜圖 23 由 圖 可知系統(tǒng)分三個頻段進行跳頻擴頻，其各頻段的頻譜圖如 圖 所示。 24 星座圖 仿真分析 圖 信道估計 /補償后的星座圖 如圖 經過 信道估計 /補償 模塊 后的星座圖成明顯的 X型，達到了 該模塊構建的目的 。 25 總結 超寬帶無線通信技術作為一項新興 的 無線通信技術，因其本質及具有信息傳輸速率很高、抗多徑干擾能力強、系統(tǒng)容量大、與現(xiàn)有通信系統(tǒng)頻譜共享、低功耗等諸多優(yōu)越性而成為人類實現(xiàn)未來中短程高速無線通信的首選無線通信技術。 （ 2 研究了 simulink 仿真系統(tǒng)，分析了 系統(tǒng)的仿真分析方法。 （ 4） 建立的超寬帶通信系統(tǒng)的仿真模型，并完成的 仿真實驗，使系統(tǒng)能夠滿足設計的要求。 26 參考文獻 [1]Moe Z Win ， Robert A Scholtz. 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Terry, OFDM wireless LANs: a theoretical and practical guide, SAMS[J].2021. 27 致 謝 該畢業(yè)設計論文是在 江沸波老師 的悉心指導和嚴格要求下完成的。在論文撰寫過程中， 江 老師時時關注，并細致入微的審閱我的論文，提出很多寶貴意見。 江 老師治學態(tài)度嚴謹，學識淵博，為人和藹可親。美國聯(lián)邦通訊委員會（ FCC）目前正在制定 措施 限制超寬帶通信系統(tǒng) 的輻射排放量 ， 與家用電腦 管理 的輻射排放量 相同，在 無牌經營的基礎上部署第 有目的的散熱輻射規(guī)則。本質 上 這些設備可以在任何特定地點頻譜的未使用的部分 中使用 。 29 英特爾 174。本文從潛在的應用程序的監(jiān)管障礙到 可能的實現(xiàn)和未來的挑戰(zhàn) 向讀者介紹了這項技術 。英特爾架構實驗室（ IAL）目前正在內部資助研究項目，其目的是進一步探討延伸到高速率通信領域超寬帶技術的潛在好處和未來的挑戰(zhàn)。 UWB和其他“窄帶”或“寬帶”系統(tǒng)之間有兩個的主要區(qū)別。顯然，這種帶寬遠遠大于目前任何技術所采用的通信帶寬。傳統(tǒng)的“窄帶”和“寬帶”系統(tǒng)使用無線電頻率（ RF）基帶 運載 在頻域 中的信號，并且這些系統(tǒng)允許被操作。 30 雖然 產生一個 UWB波形有許多其他的 方法， 但 在本文中， 我們 著重 敘述脈沖的超寬帶波形 。尤其是，如果無線是一個理想的媒介，可以用它來傳送 ， ， ， ， 。原來的無線系統(tǒng)用于測量大型橋梁的 距離，以便使雙方聯(lián)系在一起。蜂窩電話 系統(tǒng)就 是最明顯的例子，覆蓋 300 米到 30 公里的范圍 。在過去數年，甚至更短距離系統(tǒng)，從 10 到 100 米，已經開始出現(xiàn) ,帶動了 以 數據 應用為主。許多人期待短距離無線和有線互聯(lián)網結合成 一個快速增長的補充數據，語音，音頻和視頻 的 下一代的蜂窩系統(tǒng)。 （ 2）擁擠的頻譜分割 卻以傳統(tǒng)的方 式 被 監(jiān)管部門分段和控制 。 （ 4）信號處理半導體成本和功耗 的收縮 。正如電話功能的蜂窩電話網絡，趨勢 3 使 高帶寬 成為可能 ， 包括 在建的服務提供低功率短距離如使用藍牙和 IEEE 成為可能 。 ，使 超寬帶（ UWB）技術實用成為 最終的趨勢 。例如： （ 1） 有 100 米額定工作范圍。因此，在一個有 100米， 3 22MHz IEEE 的系統(tǒng)能在不干擾的基礎上，各有 一 峰值為 11Mbps 的速度 半徑。 ? （ 2）藍牙，是一種 低功耗模式，具有 在 額定 10米范圍內，峰值在空中的 1Mbps 的速度。除以圓的面積這個速度產生約 30,000 比特 /秒 /平方米的空間容量。由于在 5GHz 范圍內的 U 型國家信息基礎設施帶下部的200MHz的可用頻譜， 12這種系統(tǒng)可以同時運行在一個 50 米環(huán)路 中 ，并可以聚集 648Mbps 的速度。 （ 4） UWB 系統(tǒng)按照 他們的預測 具 有很大的不同功能，但有超寬帶技術的開發(fā)商已經測量在 10米范圍和項目等六大系統(tǒng)可以在同一個 10米半徑 有 超過 50Mbps的峰值 并且 只有很少的操 作降解速度 ??。 目前的低數據速率無線局域網（ WLAN）和無線個人區(qū)域網絡（ WPAN）能夠達到 110Mbps 的數據傳輸速率，通常用于諸 如分組交換數據和無線語音電話應用，使用時分多址（ TDMA）語音電路。由于 ETSI BRAN HiperLAN / 2 *標準（相當于歐洲的）已添加原始數據的物理層速率高達 54Mbps 規(guī)格，應用空間擴大到包括音頻 /視頻這些數據應用的更高速率。因此，例如，語音電話和視頻電話會議應用在延遲和抖動性能 方面有 嚴格 要求。超寬帶（ UWB）系統(tǒng)，與他們在短距離上 相比具有 非常大的數據速度的潛力，自然是要為網絡的數據源和匯聚高寬帶這類使用。 MAC 層最重要的無線網絡功能，包括信道接入控制，保持服務質量（ QoS），并提供安全性