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(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)實(shí)現(xiàn)高速率、高質(zhì)量無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)的需求也越來(lái)越迫切。超寬帶（UltraWideband，UWB）技術(shù)以其優(yōu)良的時(shí)間分辨率、良好的物體穿透力、低功耗、低復(fù)雜度、準(zhǔn)確的定位能力、有利于多功能一體化等優(yōu)點(diǎn)成為短距離高速數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)（WPANs）中強(qiáng)有力的候選技術(shù)。
　　超寬帶技術(shù)采用了一種無(wú)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(guó)聯(lián)邦通

2、信委員會(huì)（FederalCommunicationsCommission，F(xiàn)CC）針對(duì)超寬帶系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定了嚴(yán)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(yán)格限定在-41.3dBm/MHz以下。系統(tǒng)大帶寬、低功率譜的特點(diǎn)，使得頻譜兼容問(wèn)題就顯得尤為重要。為了解決好此問(wèn)題，首先應(yīng)該從研究系統(tǒng)功率譜密度入手。
　　本文首先對(duì)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(jìn)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(duì)功率譜影響時(shí)，明確了離散譜線對(duì)脈沖極性的變化具有很強(qiáng)的敏感性。研究DS體制系統(tǒng)功率譜時(shí)，進(jìn)一步證明了這種敏感性。通過(guò)引入直擴(kuò)碼對(duì)脈沖極性進(jìn)行隨機(jī)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(duì)系統(tǒng)功率譜的分析，確立了脈沖波形設(shè)計(jì)在系統(tǒng)分析中的理論地

4、位，為研究功率譜控制問(wèn)題提供了理論依據(jù)。
　　為了能夠更好地對(duì)脈沖UWB系統(tǒng)進(jìn)行功率譜控制，針對(duì)離散譜線對(duì)系統(tǒng)功率譜的制約作用，通過(guò)研究功率譜中連續(xù)譜和離散譜之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制，提出了徹底消除功率譜中離散譜線的方法。通過(guò)對(duì)時(shí)間抖動(dòng)技術(shù)、多進(jìn)制調(diào)制和脈沖極性隨機(jī)化處理等方式的研究，證明了只有采用對(duì)脈沖極性進(jìn)行隨機(jī)化抖動(dòng)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(jì)問(wèn)題，并進(jìn)行了相關(guān)波形設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)跳時(shí)碼產(chǎn)生的碼譜特性研究，分析了跳時(shí)碼對(duì)系統(tǒng)功率譜的影響，給出了對(duì)功率譜特定頻點(diǎn)具有陷波控制能力的跳時(shí)碼設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了具體的跳時(shí)碼設(shè)計(jì)。通過(guò)上述問(wèn)題的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功率譜高效而靈活的控制。
　　針對(duì)脈沖UWB系統(tǒng)抗多徑影響能力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)脈沖DS-TH-UWB通信系統(tǒng)，理論分析了SV/IEEE802.15.3a信道模型對(duì)脈沖UWB系統(tǒng)功率譜的影響，并給出了信號(hào)經(jīng)過(guò)信道后功率譜的

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