脈沖超寬帶通信系統(tǒng)功率譜研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)、多媒體和無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對實現(xiàn)高速率、高質(zhì)量無線多媒體業(yè)務(wù)的需求也越來越迫切。超寬帶（UltraWideband，UWB）技術(shù)以其優(yōu)良的時間分辨率、良好的物體穿透力、低功耗、低復(fù)雜度、準確的定位能力、有利于多功能一體化等優(yōu)點成為短距離高速數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域無線個人域網(wǎng)（WPANs）中強有力的候選技術(shù)。
　　超寬帶技術(shù)采用了一種無需許可的工作模式，可以與其他窄帶系統(tǒng)共享工作頻帶。為了避免系統(tǒng)間的相互干擾，美國聯(lián)邦通

2、信委員會（FederalCommunicationsCommission，F(xiàn)CC）針對超寬帶系統(tǒng)的特點，制定了嚴格的頻譜限制規(guī)范，將超寬帶系統(tǒng)的輻射功率譜密度嚴格限定在-41.3dBm/MHz以下。系統(tǒng)大帶寬、低功率譜的特點，使得頻譜兼容問題就顯得尤為重要。為了解決好此問題，首先應(yīng)該從研究系統(tǒng)功率譜密度入手。
　　本文首先對TH體制和DS體制兩種具有代表性的脈沖UWB通信系統(tǒng)的功率譜密度進行了理論分析。明確了TH體制中系統(tǒng)功率譜密

3、度普遍存在有離散譜線，離散譜線的幅度明顯大于連續(xù)譜幅度，它制約了系統(tǒng)功率譜密度的整體幅度，并且系統(tǒng)功率譜密度的整體形狀由基帶脈沖的能量譜所決定。研究調(diào)制方式對功率譜影響時，明確了離散譜線對脈沖極性的變化具有很強的敏感性。研究DS體制系統(tǒng)功率譜時，進一步證明了這種敏感性。通過引入直擴碼對脈沖極性進行隨機化處理，使得系統(tǒng)功率譜僅由基帶脈沖的能量譜所決定，從而使系統(tǒng)功率譜變得更加平滑。對系統(tǒng)功率譜的分析，確立了脈沖波形設(shè)計在系統(tǒng)分析中的理論地

4、位，為研究功率譜控制問題提供了理論依據(jù)。
　　為了能夠更好地對脈沖UWB系統(tǒng)進行功率譜控制，針對離散譜線對系統(tǒng)功率譜的制約作用，通過研究功率譜中連續(xù)譜和離散譜之間的轉(zhuǎn)換機制，提出了徹底消除功率譜中離散譜線的方法。通過對時間抖動技術(shù)、多進制調(diào)制和脈沖極性隨機化處理等方式的研究，證明了只有采用對脈沖極性進行隨機化抖動處理的方法才能徹底消除功率譜中的離散譜線。為了改善功率譜的頻譜效率，提高系統(tǒng)傳輸信息的可靠性，研究了具有最大化頻譜效率的

5、波形設(shè)計問題，并進行了相關(guān)波形設(shè)計。通過對跳時碼產(chǎn)生的碼譜特性研究，分析了跳時碼對系統(tǒng)功率譜的影響，給出了對功率譜特定頻點具有陷波控制能力的跳時碼設(shè)計方法，并進行了具體的跳時碼設(shè)計。通過上述問題的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)功率譜高效而靈活的控制。
　　針對脈沖UWB系統(tǒng)抗多徑影響能力強的特點，通過脈沖DS-TH-UWB通信系統(tǒng)，理論分析了SV/IEEE802.15.3a信道模型對脈沖UWB系統(tǒng)功率譜的影響，并給出了信號經(jīng)過信道后功率譜的

6、閉合表達式。最后通過仿真方式對其中四種信道模式對功率譜的影響進行了統(tǒng)計分析，得出了SV/IEEE802.15.3a多徑信道模型對脈沖UWB系統(tǒng)功率譜影響并不顯著的結(jié)論。
　　針對脈沖UWB系統(tǒng)共享頻帶中的窄帶干擾（NarrowbandInterference，NBI）問題，提出了基于脈沖波形設(shè)計的NBI解決辦法?；谲涀V自適應(yīng)概念，通過靈活的PSWF波形設(shè)計，實現(xiàn)了采用避讓方式解決NBI抑制的問題，并分析了此波形的頻譜效率。通過對