脉冲辐射畸变对IR-UWB通信系统性能的影响研究

摘要

自美国联邦通信委员会颁布了超宽带(Ultra-Wideband，UWB)技术用于室内/室外无线通信的有关频谱规则以来，超宽带通信技术作为最有潜力的短距离高速无线通信技术，引起了人们的极大关注。 本文在介绍了三类主流体制的超宽带通信技术原理(即IR-UWB，DS-CDMA-UWB，和MB-OFDM-UWB)，并比较了其技术特点之后，以冲激无线电超宽带通信(IR-UWB)系统为例，对超宽带天线辐射特性对超宽带通信系统性能的影响进行了分析研究。 超宽带天线对脉冲辐射通常会产生不同程度的波形畸变，在不同的方向上会辐射出不同的脉冲波形。文中以口径辐射为例，研究脉冲辐射过程中的方向性畸变。为了能够反映不同天线辐射特点，文中以高斯脉冲信号作为口径激励信号，分别计算了在均匀口径场、线性口径场和高斯口径场激励下口径天线在不同方向上的辐射波形，并分析了辐射脉冲峰值和脉宽与辐射方向的关系。结果表明，无论口径电场呈何种分布，辐射方向越偏离口径主辐射方向，辐射脉冲波形畸变越严重；辐射场波形峰值随着角度增大而减小，脉宽随着角度增大而增大。辐射中的这种方向性波形畸变以方向性最好的均匀口径天线的辐射最明显，以高斯口径场激励的口径天线的辐射最不显著。 方向性波形畸变将影响到处在不同方向上的接收机的接收性能，文中首次分析了超宽带天线辐射中的脉冲波形方向性畸变对IR-UWB通信系统性能的影响。对于采用BPSK调制的IR-UWB通信系统，文中计算了在固定信噪比和固定噪声功率谱的两种不同情况下，接收机与发射机间具有不同相对位置情况下的误码率。结果表明，超宽带天线辐射中的方向性畸变对具有不同收/发相对位置的IR-UWB通信系统的性能有相当的影响。最后，文中还对IR-UWB通信系统接收机模板信号的选取原则做了初步的探讨。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1超宽带通信概述

1.1.1 超宽带的定义

1.1.2超宽带通信的兴起

1.1.3超宽带通信的特点

1.2超宽带无线通信的关键技术

1.2.1超宽带天线

1.2.2射频电路技术

1.2.3信道估计与均衡

1.2.4UWB接收技术

1.2.5编码技术

1.2.6兼容性

1.3超宽带通信天线对UWB系统性能影响的研究

1.3.1超宽带通信系统中天线的作用

1.3.2超宽带通信天线性能对IR-UWB系统性能的影响研究现状

1.4本文的内容及结构

1.5本章小节

第二章超宽带无线通信

2.1超宽带无线通信的实现方式

2.1.1脉冲无线电

2.1.2单带载波方式

2.1.3多带载波方式

2.1.4三种实现方式的主要特点

2.2脉冲无线电通信的基本理论

2.2.1脉冲无线电通信原理

2.2.2脉冲无线电信号的数学模型

2.2.3脉冲波形

2.2.4接收机模型

2.2.5超宽带脉冲无线电（PPM调制）系统模型

2.3本章小节

第三章超宽带脉冲信号

3.1超宽带信号的一般要求

3.2高斯脉冲信号

3.3基它超宽带脉冲信号

3.3.1升余弦脉冲波形

3.3.2多周期（Polycycle）脉冲波形

3.3.3高斯脉冲的改进

3.4频谱匹配

3.5窄脉冲信号的产生与辐射

3.5.1窄脉冲信号的产生

3.5.2脉冲的辐射

3.6本章小结

第四章超宽带天线脉冲辐射中的波形畸变

4.1口径脉冲辐射的解析分析

4.2高斯脉冲激励下矩形口径天线辐射特性

4.3不同口径面电场分布下矩形口径天线的辐射特性

4.3.1口径切向电场呈均匀分布

4.3.2口径切向电场呈线性分布

4.3.3口径切向电场呈高斯分布

4.3.4比较与结论

4.4本章小结

第五章脉冲辐射波形畸变对系统性能的影响分析

5.1超宽带通信接收机原理

5.2不同接收方向的性能影响

5.2.1口径切向电场呈均匀分布

5.2.2口径切向电场呈线性分布

5.2.3口径切向电场呈高斯分布

5.3选择不同接收模板情况下的性能比较

5.4超宽带通信接收机模板信号的选取初探

5.5本章小节

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和科研情况