基于新型∑△調(diào)制的多頻帶OFDM-UWB通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)技術(shù)是短距離、高速無線連接的物理層技術(shù)，也是下一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)的超寬帶系統(tǒng)具有頻帶利用率高、抗干擾能力強(qiáng)以及功耗低等特性，歐洲ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)建議將UWB和OFDM技術(shù)相結(jié)合，成為短距離、高數(shù)據(jù)率無線網(wǎng)絡(luò)理想的傳輸和接入方案之一。本文針對多頻帶OFDM-UWB

2、通信系統(tǒng)，研究適合于該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)計以新型∑△調(diào)制器為核心的高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter，DAC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter，ADC)，為超寬帶信號轉(zhuǎn)換提供新的有效方案。
　　 在對∑△調(diào)制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和噪聲整形特性進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，本文提出了兩種適合于多頻帶OFDM-UWB系統(tǒng)的新型∑△調(diào)制器：并行∑△調(diào)制器和基于時域插值與抽取的

3、N-Tone∑△調(diào)制器，并設(shè)計了完整的基于新型∑△調(diào)制器的DAC和ADC，完成超寬帶信號轉(zhuǎn)換。
　　 本文提出的并行∑△調(diào)制器由低通三階∑△調(diào)制器和帶通四階∑△調(diào)制器組成，采用多比特量化和兩倍過采樣，多頻帶OFDM-UWB信號分為低頻和高頻子帶并行通過該調(diào)制器。為了保證信號帶內(nèi)的噪聲整形效果和調(diào)制器的穩(wěn)定性，本文設(shè)計了上述調(diào)制器的噪聲傳遞函數(shù)，并對其零點(diǎn)分布位置進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 本文提出的N-Tone∑△調(diào)制器基于時域

4、插值與抽取的方法，該方法使得多頻帶OFDM-UWB子載波間形成空隙，同時N-Tone∑△調(diào)制器在其量化噪聲頻譜中引入位于多頻帶OFDM-UWB子載波頻點(diǎn)上的零點(diǎn)，將大部分量化噪聲推到了子載波空隙中，達(dá)到很好的噪聲整形效果。該調(diào)制器采用無過采樣結(jié)構(gòu)，對信號進(jìn)行1比特量化，避免了OFDM系統(tǒng)的高峰均比問題。本文采用的對信號的時域插值和抽取方法降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和處理時間。
　　 通過理論分析和仿真，驗(yàn)證了以本文提出的兩種新型∑△

5、調(diào)制器為核心的DAC和ADC都能夠很好地完成信號轉(zhuǎn)換，達(dá)到系統(tǒng)性能指標(biāo)要求，而且兩種調(diào)制器的采樣頻率都較低，硬件實(shí)現(xiàn)容易。
　　 本文進(jìn)一步研究多頻帶OFDM-UWB通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，提出了一個原創(chuàng)性的方法，即基于混合信號擴(kuò)頻技術(shù)降低OFDM系統(tǒng)峰值功率的方法，將發(fā)送端OFDM時域信號分解為離散信號和連續(xù)信號，再經(jīng)過交織后發(fā)送出去。在接收端，本文提出了部分信號恢復(fù)法對信號解交織和重新組合。通過理論推導(dǎo)和仿真，驗(yàn)證了采用這種技術(shù)