UWB系統(tǒng)脈沖波形研究與設(shè)計.pdf

1、超寬帶(UWB)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如系統(tǒng)復(fù)雜度低、通信容量大、能夠有效抵抗多徑干擾、發(fā)射信號的功率譜密度低、安全性好、定位精度高等。然而極低發(fā)射功率和頻譜共享這兩個問題限制了超寬帶的發(fā)展。極限發(fā)射功率影響了其通信距離，頻譜共享會使其干擾其它無線通信系統(tǒng)。可以通過設(shè)計合適的超寬帶脈沖波形來解決上述問題。
　　為了防止超寬帶信號干擾帶寬內(nèi)其它無線通信系統(tǒng)，從信號功率上對其進(jìn)行苛刻限制，通常用輻射掩蔽(emission mask)來限定

2、各頻率的最大功率。本文以輻射掩蔽為基準(zhǔn)，從高斯單脈沖出發(fā)，先引出更具有優(yōu)勢的組合脈沖，再尋找性能指標(biāo)好的組合脈沖方法，最后用陷波方法對脈沖進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)干擾抑制。
　　首先研究了高斯類函數(shù)，并分析了該類函數(shù)的脈沖波形設(shè)計方法。實(shí)現(xiàn)了兩種脈沖組合方式：隨機(jī)系數(shù)組合脈沖以及最小均方誤差組合脈沖，并分別用各階高斯導(dǎo)函數(shù)和正弦高斯函數(shù)為基函數(shù)，通過系統(tǒng)仿真對產(chǎn)生的組合脈沖進(jìn)行分析。仿真發(fā)現(xiàn)，在頻譜利用率方面，基于隨機(jī)系數(shù)產(chǎn)生的組合脈沖比單個

3、高斯脈沖要好，缺點(diǎn)是算法效率低；基于 LES準(zhǔn)則產(chǎn)生的組合脈沖的比單個脈沖的頻譜利用率更高，可是無法保證在各頻點(diǎn)上滿足輻射掩蔽的要求。
　　為了讓各個頻點(diǎn)滿足輻射掩蔽的規(guī)定，并且有較高的算法效率，本文提出了一種基于遺傳算法的組合脈沖波形設(shè)計方案，其思想是以組合脈沖函數(shù)和輻射掩蔽的最小均方誤差為適應(yīng)度函數(shù)，通過對組合脈沖的反復(fù)優(yōu)化得到適應(yīng)度最高的脈沖。將設(shè)計的脈沖和隨機(jī)系數(shù)組合脈沖和高斯5階導(dǎo)數(shù)脈沖從頻譜利用率、單鏈路誤碼率、多址性

4、能三個方面進(jìn)行了比較。通過仿真發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過遺傳算法得到的組合脈沖，其頻譜利用率要比其它兩種脈沖高，而且各頻率點(diǎn)均滿足輻射掩蔽要求；在信噪比較大的情況下，其誤碼率最低；在同等干擾用戶條件下，其誤碼性能最好。
　　為使UWB系統(tǒng)不干擾頻帶上已存的其它無線通信系統(tǒng)，需要對其窄帶進(jìn)行干擾抑制，本文從發(fā)射端出發(fā)用陷波的方法通過脈沖頻譜整形實(shí)現(xiàn)干擾抑制。本文分別從脈沖功率譜密度、傳輸距離兩個方面，對陷波前、后的2階高斯導(dǎo)數(shù)脈沖和設(shè)計的組合脈沖進(jìn)