寬帶脈沖無線電通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、脈沖無線電（Impulse radio, IR）是最古老的無線通信技術(shù)，最早可追溯到19世紀末。但由于技術(shù)條件的限制，無線通信朝著載波傳輸?shù)姆较虬l(fā)展。在過去40年中，基于脈沖無線電的超寬帶（Ultra-Wide Band, UWB）系統(tǒng)首先被應(yīng)用到軍事領(lǐng)域中，如軍用雷達，以及低截獲率、低偵測率的通信系統(tǒng)等。上個世紀90年代開始，科學家一直致力于寬帶脈沖無線電的民用及商業(yè)應(yīng)用進程。直至本世紀初，各國紛紛開放3.1-10.6GHz及以上的部

2、分頻譜資源供商業(yè)設(shè)備使用，基于脈沖無線電的超寬帶和60GHz通信技術(shù)迅速發(fā)展起來。
　　寬帶脈沖無線電技術(shù)由于具有結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，速率高等優(yōu)點，成為無線通信技術(shù)的重要支流，廣泛應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療以及精確定位等領(lǐng)域。本文在IR-UWB和IR-60GHz已有的技術(shù)基礎(chǔ)上，做了以下研究：
　　1.將差分脈沖位置調(diào)制（Differential Pulse Position Modulation, DPPM）應(yīng)用到 IR-U

3、WB系統(tǒng)中。DPPM通過去除符號中多余的時隙，能夠提供更高的傳輸速率，同時由于符號均以脈沖結(jié)束，系統(tǒng)不需要符號同步，因此DPPM相比于PPM具有更簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和更高的傳輸速率。
　　2.在差分脈沖位置調(diào)制的基礎(chǔ)上，將 DPPM與脈沖幅度調(diào)制（Pulse Amplitude Modulation, PAM）相結(jié)合，提出差分脈沖位置幅度調(diào)制（Differential Pulse Position and Amplitude Modu

4、lation, DPPAM）方法。理論分析和仿真結(jié)果顯示，2×N維的DPPAM比2×N維的DPPM和PPM有更好的系統(tǒng)性能，而M×N（M>2）維的DPPAM則提供了一種系統(tǒng)性能與復(fù)雜度折中的選擇。
　　3.根據(jù)FCC對60GHz通信系統(tǒng)的規(guī)定，本文研究了三種適用于60GHz系統(tǒng)的脈沖設(shè)計方法，高階函數(shù)，反向推導(dǎo)法與頻譜搬移法。并通過研究使用不同脈沖的系統(tǒng)性能與容量，得到結(jié)論：在相關(guān)接收60GHz系統(tǒng)中，相關(guān)函數(shù)衰減較快的脈沖能夠提

5、供較低的誤碼率和更好的容量。
　　另外，本文還研究了超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)的在圖像傳輸系統(tǒng)及傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。
　　1.設(shè)計了一種信道選擇方法用于改善超寬帶圖像傳輸系統(tǒng)的性能。首先將圖像信息通過離散小波變換分為關(guān)鍵信息與次要信息兩部分，再根據(jù)信道衰減的累積分布函數(shù)選擇一個合適的閾值用于選擇信道。當信道噪聲較低時傳輸關(guān)鍵信息，反之傳輸次要信息。然后在接收端重構(gòu)圖像。
　　2.分析了脈沖無線電超寬帶系統(tǒng)在適用于智能電網(wǎng)的家