基于功率譜成型的脈沖超寬帶系統(tǒng)波形研究.pdf

1、近年來，超寬帶(Ultra Wideband,UWB)技術(shù)以其頻譜共享、高速率、大容量、低功耗、低成本、多徑分辨能力強等優(yōu)勢成為短距離高速無線通信的候選技術(shù)之一。脈沖UWB系統(tǒng)采用極窄脈沖作為信息載體并占用極寬的傳輸頻帶，其特性和處理方法都與傳統(tǒng)的載波通信系統(tǒng)有著顯著的不同。脈沖UWB系統(tǒng)對窄脈沖的要求包括：沒有直流分量、滿足FCC的頻譜規(guī)范、中心頻率和帶寬可控、正交、抗窄帶干擾及較高的頻譜利用率等。
　　首先，對IR系統(tǒng)和DS-

2、IR系統(tǒng)的功率譜進(jìn)行了深入研究，推導(dǎo)出功率譜的計算公式。并證明UWB信號功率譜的整體形狀由脈沖的功率譜決定，另外還與信號的結(jié)構(gòu)、TH碼、DS碼和調(diào)制體制有關(guān)，這些因素的影響統(tǒng)一體現(xiàn)在碼譜中，而DS-IR系統(tǒng)的功率譜幾乎完全取決于脈沖的功率譜，可見脈沖在功率譜中的重要作用。還從理論上分析了UWB系統(tǒng)與窄帶系統(tǒng)之間的相互干擾，得到了UWB系統(tǒng)與窄帶系統(tǒng)接收信噪比的計算公式。
　　其次，基于UWB系統(tǒng)對脈沖波形的要求，分別對高斯類脈沖、

3、基于Hermite多項式的脈沖和基于長橢球波函數(shù)(PSWF)的脈沖等幾種常用的基本脈沖波形進(jìn)行了理論研究，并仿真了時域波形與功率譜。通過參數(shù)優(yōu)化得到了能滿足FCC頻譜規(guī)范的高斯五階導(dǎo)脈沖。通過對Hermite多項式的修正得到了Hermite正交脈沖，但是該脈沖有直流分量，且無法直接滿足FCC的頻譜規(guī)范。由數(shù)值解法得到的PSWF雙正交脈沖能直接滿足FCC的頻譜規(guī)范，并且具有中心頻率和帶寬靈活可控的特性?；赑SWF脈沖還能通過頻譜避讓和陷

4、波兩種方式來避免與任意頻點的窄帶系統(tǒng)之間的相互干擾。
　　最后，針對頻譜利用率問題，通過參數(shù)優(yōu)化提高了PSWF脈沖的歸一化有效信號功率(NESP)，還提出了組合波形的設(shè)計思想以獲得具有更高NESP值的脈沖。基于高斯一階導(dǎo)脈沖，分別利用最小均方誤差準(zhǔn)則和半定規(guī)劃(SDP)算法得到了頻譜利用率都較高的兩種組合波形?；赟DP算法設(shè)計了在UNII頻帶陷波的脈沖，相對于基于PSWF的陷波脈沖，頻譜利用率有了明顯的改善。最后，基于Walsh