脈沖超寬帶系統(tǒng)發(fā)射波形及接收算法設(shè)計(jì).pdf

1、脈沖超寬帶(IR-UWB,Impulse Radio Ultra Wideband)技術(shù)是一項(xiàng)新興的短程無線通信技術(shù)，它通過發(fā)射納秒級的脈沖串來傳輸信息，具有功耗小，傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)。其中發(fā)射波形及相應(yīng)的接收算法設(shè)計(jì)是超寬帶系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　由于占用的帶寬非常寬，為了與現(xiàn)有系統(tǒng)共存，超寬帶信號要滿足一定的功率譜限制。本文以提高發(fā)射波形對功率譜限制的利用率(NESP,Normalized Effective Signal Pow

2、er)，即增大有用信號的功率，進(jìn)而提高系統(tǒng)性能為目標(biāo)，建立了基于同一脈沖平移疊加設(shè)計(jì)波形的數(shù)學(xué)模型，將其轉(zhuǎn)化為有限長沖激響應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)問題，并借鑒Parks-McClellan算法進(jìn)行求解。在低算法復(fù)雜度的條件下得到了NESP為74.56％的波形設(shè)計(jì)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合算法原理分析，提出基脈沖頻譜形狀影響降低和增加加權(quán)系數(shù)兩種改進(jìn)算法，所設(shè)計(jì)組合波形的NESP可進(jìn)一步提高到86.27%。
　　在設(shè)計(jì)出超寬帶脈沖波形后，進(jìn)而考慮相

3、應(yīng)的接收和檢測方法。在數(shù)字超寬帶系統(tǒng)中，如果采用傳統(tǒng)的時(shí)域接收如RAKE接收機(jī)等進(jìn)行納秒級脈沖信號的接收，所要求的A/D速率非常高。為了在低A/D速率下實(shí)現(xiàn)超寬帶信號的接收，本文從頻域角度出發(fā)，考慮一種低A/D速率的頻域接收算法，通過提取頻譜分量來重構(gòu)時(shí)域信號的信息，并收集多徑能量以檢測有效信號。本文首先從信號分析角度推導(dǎo)了頻域接收算法的理論依據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立了頻域接收的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并針對AWGN信道和多徑信道模型進(jìn)行了仿真。結(jié)果表