超寬帶無線通信系統(tǒng)及若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶(UWB)技術(shù)是近年發(fā)展很快的一種無線通信新技術(shù)，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會的定義，超寬帶是指信號的-10dB相對帶寬超過20％或絕對帶寬超過500MHz。超寬帶系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，這使其被視作短距離、高(低)速無線通信最具開發(fā)潛力的物理層技術(shù)之一。超寬帶無線通信系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，將成為未來無線泛在網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。目前，UWB在商業(yè)多媒體設(shè)備、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線定位、家庭和個人網(wǎng)絡(luò)、智能交通系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用前景已得到了專

2、業(yè)界的普遍認可。因此，建立和完善超寬帶無線通信系統(tǒng)的基本理論，解決其關(guān)鍵技術(shù)，是具有非常重要的科學意義和現(xiàn)實意義的。本論文主要對超寬帶無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)及UWB后續(xù)演進問題進行了研究，可以歸納為以下三個方面的內(nèi)容：(1)UWB脈沖波形優(yōu)化設(shè)計；(2)認知超寬帶(CUWB)無線通信系統(tǒng)分析及架構(gòu)設(shè)計； (3)CUWB系統(tǒng)的自適應(yīng)脈沖波形設(shè)計。 本論文共分為6章，其主要內(nèi)容如下： 第1章為緒論，介紹了課題研究的背景，對

3、UWB系統(tǒng)的概念、特點、應(yīng)用前景以及關(guān)鍵技術(shù)進行了簡介，并對本文的研究重點和創(chuàng)新點進行了說明。 第2章對UWB脈沖波形設(shè)計進行了概述。介紹了UWB-IR系統(tǒng)的基本原理，通過對典型脈沖信號的功率譜分析說明了UWB脈沖波形設(shè)計的重要性，根據(jù)已有的文獻總結(jié)出了超寬帶成形脈沖設(shè)計的一般要求及評價指標，并探討了幾種典型的超寬帶成形脈沖。 第3章主要介紹了一種基于扁長橢球波函數(shù)(PSWFs)的超寬帶成形脈沖優(yōu)化設(shè)計算法。首先，指出了

4、當前脈沖優(yōu)化設(shè)計中存在的一些不足之處，并介紹了與本算法相關(guān)的理論基礎(chǔ)，主要涉及了PSWFs的相關(guān)概念、特性及其近似求解法。接著，從滿足特定輻射掩蔽規(guī)定和提高頻譜利用效率的角度出發(fā)，基于PSWFs的完備正交特性，詳細地闡述了一種應(yīng)用有限項PSWFs脈沖基的正交綜合來優(yōu)化設(shè)計UWB成形脈沖的新算法，并通過仿真驗證了算法的有效性。 第4章主要闡述了一種被稱為認知超寬帶無線通信系統(tǒng)的新型智能無線系統(tǒng)。首先，對認知無線電進行了概述，簡單地

5、介紹了認知無線電的基本概念、典型的認知循環(huán)模型及其主要的功能特性。接著，分析了認知無線電技術(shù)與超寬帶技術(shù)相結(jié)合進行研究的必要性及可行性，給出了認知超寬帶無線通信系統(tǒng)的定義，闡述了CUWB系統(tǒng)的基本工作原理，描述了其認知過程，給出了簡化的系統(tǒng)認知循環(huán)處理模型，并指出了CUWB系統(tǒng)應(yīng)具有的功能特性。然后，針對這些功能特性，對CUWB系統(tǒng)的核心功能與關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細分析。最后，采用分層功能抽象和跨層聯(lián)合設(shè)計相結(jié)合的方法對CUWB系統(tǒng)的整個結(jié)

6、構(gòu)框架進行了研究設(shè)計。 第5章主要介紹了一種基于干擾溫度的測量來實現(xiàn)CUWB系統(tǒng)自適應(yīng)脈沖波形的設(shè)計算法。首先對干擾溫度的概念及其譜估計方法進行了簡單的介紹，接著從自適應(yīng)頻譜環(huán)境和兼容FCC頻譜模板的角度出發(fā)，建立了基于干擾溫度測量來動態(tài)構(gòu)建CUWB系統(tǒng)自適應(yīng)輻射掩蔽的機制。然后，利用PSWFs函數(shù)的特性，提出了一種基于多頻帶的扁長橢球波函數(shù)基的加權(quán)線性組合來設(shè)計CUWB自適應(yīng)脈沖波形的算法。仿真結(jié)果表明，該算法所產(chǎn)生的脈沖波形