超宽带（UWB）通信信道系统研究-毕业论文

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1、超宽带（UWB）通信信道系统研究超宽带（UWB）通信信道系统研究目录第1章绪论41.1UWB通信技术简介41.2UWB的技术特点61.3UWB以及相关技术的比较81.4UWB研究发展前景9第2章超宽带系统基本原理简介102.1UWB无线电通信的基本原理102.2IR-UWB脉冲11第3章超宽带通信信道模型113.1无线信道特性123.2多径效应12第4章IR-UWB无线通信信道仿真134.1IR-UWB信号仿真144.1.1典型IR-UWB信号及其功率谱密度仿真144.2IEEE802.15.3a

2、标准信道模型144.3PPM-TH-UWB信号通过不同信道环境的仿真分析154.3.1IEEE802.15.3a信道环境下的信号传输15总结与展望1715超宽带（UWB）通信信道系统研究参考文献18超宽带（UWB）通信信道系统研究摘要超宽带通信技术是一种全新的短距离无线通信技术。它利用极窄脉冲传输数据，具有传输速率高、功耗低、抗多径能力强等许多优点，并且由于频谱的功率谱密度极小，它通常具有扩频通信的特点。15超宽带（UWB）通信信道系统研究本文首先概括地介绍了超宽带无线通信的基础知识，重点研究TH

3、-UWB信号特点及传播特性，对比超宽带信道模型与窄带无线信道的不同，在此基础上分析路径损耗模型和多径衰落模型对PPM-TH-UWB超宽带信号传输的影响。利用MATLAB仿真分析了PPM-TH-UWB和PAM-TH-UWB信号时域表达式及其功率谱密度（PSD），在此基础上仿真分析了脉冲超宽带信号在此信道模型下的传输特性，分析模型参数对信号传输的影响。关键词：超宽带、脉幅脉位调制、功率谱密度、通信信道第1章绪论15超宽带（UWB）通信信道系统研究超宽带(UWB)无线通信技术是近年来通信领域兴起的一种无

4、线互连技术。超宽带无线通信是使用微弱的，持续时间极短的脉冲进行短距离通信。一般脉冲持续时间为0.2ns到1ns，因此脉冲序列不必转换成较高的载波频率进行传输，而是直接利用纳秒至皮秒级的窄脉冲形式传输。这种方式占用带宽非常之宽，具有G量级带宽。信号占空比极低，每个信号间出现较长的无信号状态，让每个频道脉冲反应能逐渐衰减至零，并将字符间干扰降至可忽略的程度，所以它有很好的多径免疫能力。一般认为，如果一个信号的带宽相对于载波中心频率或中心频率来说较宽，即相对带宽很大，那么这个信号就是UWB信号。更一般的

5、定义来自于雷达领域，规定只要一个信号在10dB处的绝对带宽大于0.5GHz或分数带宽大于20%，则这个信号就是超宽带信号。传统上，UWB信号是通过很窄的脉冲来获得的，这项技术目前已经在雷达系统中广泛应用，称其为脉冲无线电（IR）。这种脉冲传输的特点是，通过对非常窄的脉冲信号进行调制，以获得非常宽的带宽来传输数据。1.1UWB通信技术简介UWB的历史渊源，可以追溯到一百多年前的无线电报时代。早在1894-1896年，马可尼(Marconi)就率先实现了利用电火花隙(sparkgap)发射机向2英里外

6、传输莫尔斯电码，而早在1900年，费森登(Fessenden)就利用了火花隙发射机将声音传到了1英里之外。由于技术上的限制和需求可靠通信的商界压力，研究和开发转向连续波传输，直到最近几年，都只是局限在雷达领域。但是Marconi的一些追随者也不断地出现：1946年，开发了一种不寻常的微波中继系统，该系统以传输脉冲信号为基础，采用脉冲位置调制(PPM)方式，双向语音传输的无线链路总共可达1600英里，单向时为3200英里。Barrett曾在2000年指出，美国国防部于1989年“铸造”了UWB这个词

7、。20世纪90年代，一些中小型企业又重新引入基于UWB概念的无线通信思想，并进一步发展了遵从IR范例的UWB技术，提升了无载波和极短脉冲传输技术[1][2][3]。2002年2月28日，美国英特尔公司主办的开发商会议“IntelDeveloperForum(IDF)Spring15超宽带（UWB）通信信道系统研究2002”上公开演示了下一代短距离无线技术“UWB（超宽带技术）”。主要有如下三大特点：(1)高达数百Mbit/秒的高速通信；(2)耗电量为现有无线技术的1/100以下；(3)较现有无线技

8、术成本更低。除英特尔外，美国TimeDomain、美国MultispectralSolutions以及美国XtremeSpectrum等公司也在进行UWB无线设备的开发和生产。这些公司都正在从事军用无线设备及雷达方面的研发。通过通信界专家们大量努力所作出技术成果的铺垫，UWB无线通信史上最具里程碑意义的时间发生在2002年4月，美国FCC（联邦通信委员会）批准了第一个指南，允许（至少在美国）在指定地功率辐射掩蔽(emissionmask)下的UWB信号有意识发射。然而，根据FCC的