脉冲超宽带功率谱及其控制技术研究

摘要

脉冲超宽带技术与以往的传统通信技术不同，它是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。超宽带系统具有大带宽、低功率谱的特点，使得频谱兼容问题就显得尤为重要。为了解决好这个问题，首先应该从研究系统功率谱入手。
　　 本文在首先分析了DS体制和TH体制这两种具有代表性的脉冲UWB通信系统的信号形式和功率谱密度的基础上，明确了功率谱中含有离散谱并找出了控制离散谱的方法。
　　 为了改善频谱效率，研究了满足FCC辐射掩蔽的波形设计问题。并利用高斯各阶导数分段组合的方法设计了相关波形。在高斯随机组合算法的基础上，加入了对形成因子的考虑，较为系统的选择了不同阶导数的形成因子后，再将各阶高斯导数波形拟合，计算出各阶导数的权重系数。由理论分析可知改进后的算法的频谱利用率应高于随机组合算法。仿真结果也表明改进后的算法得到的波形频谱在满足辐射掩蔽的基础上利用率高于高斯随机组合和LSE等常用方法设计的波形。由于首先考虑了形成因子，得到的权重系数是固定的，拟合后的波形也是固定的，对于波形产生要求固定的场合是很有实用价值的。
　　 目前对脉冲信号在多径信道中传输特性的研究已经进行的非常深入。但是，研究多径信道对系统功率分布影响的并不多，针对的信道模型也各不相同。鉴于还没有研究考虑IEEE802.15.4a工作组考虑的信道，本文采用理论分析和统计仿真结合的方式首次研究了该信道对系统功率分布的影响。并得出了IEEE802.15.4a信道模型对功率谱影响不大的结论。也证实了脉冲UWB抗多径强的特点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1概述

1.2 UWB技术的历史

1.3 UWB信号的特点

1.4国内外研究现状

1.5选题的目的和意义

1.6论文主要研究内容和结构

第2章 DS-UWB信号功率谱密度分析与控制

2.1 DS-UWB发射信号模型

2.2影响功率谱密度分布的因素

2.2.1已调序列功率谱对系统功率谱的影响

2.2.2发射脉冲能量谱密度︱G(f)︱2对功率谱的影响

2.2.3脉冲重复频率(PRF)对功率谱的影响

2.3功率谱分布控制

2.4本章小结

第3章 TH-UWB信号功率谱密度分析与控制

3.1 TH-UWB发射信号模型

3.2 TH-UWB的功率谱密度分析

3.3影响功率谱密度分布的因素

3.3.1跳时体制对功率谱的影响

3.3.2帧结构对功率谱密度的影响

3.3.3调制方式对功率谱密度的影响

3.4 TH-UWB功率谱控制分析

3.4.1时间抖动技术对离散谱线的影响

3.4.2脉冲极性随机化处理对离散谱线的影响

3.5本章小结

第4章 基于高斯导函数分段组合的波形设计

4.1基带脉冲波形对功率谱的影响

4.2常用的脉冲波形设计的方法

4.3功率限制与辐射掩蔽

4.4高斯脉冲及其高阶导数的频谱特征

4.5高斯各阶导函数线性组合对辐射掩蔽的分段逼近

4.5.1高斯各阶导数组合波形的产生

4.5.2高斯各阶导数随机组合对辐射掩蔽的逼近

4.5.3形成因子分段组合的设计方法

4.6本章小结

第5章 IEEE802.15.4a信道对功率谱的影响分析

5.1 IEEE802.15.4a信道模型

5.1.1路径损耗模型

5.1.2多径延时模型

5.1.3小尺度衰落模型

5.2信道的实现

5.3 IEEE802.15.4a信道对功率谱的影响分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研情况

致谢