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UWB脉冲成形及抗干扰技术研究

作　者: 武晓东
导　师: 李莉
学　校: 上海师范大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超宽带调制脉冲成形
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

将通信信息用纳秒级窄脉冲进行调制,可以形成传输信号。本文首先介绍了脉冲幅度调制(PAM)和脉冲位置调制(PPM)两种调制技术,并结合直序和跳时两种扩频技术对其系统误码率性能进行仿真分析。在此基础上,本文通过对信号同时进行PAM与PPM调制,使得信号的一个码元同时带有PAM与PPM两种调制信号的特征,理论上提高了整个系统的传输速率,并降低了系统的复杂度。仿真结果表明,在信噪比相同条件下,该调制系统的误码率性能要优于传统的调制方式,且随着信噪比的增加,系统的误码率始终比PPM的低约50%,这将有助于UWB系统内抗干扰问题的研究。采用何种窄脉冲是形成超宽带信号的关键问题之一,故本文分别对扁长椭球波函数(PSWF)、Parks-McClellan及高斯函数的UWB脉冲成形算法进行了研究,并对它们的性能进行仿真验证和分析,这些波形的频谱虽然能满足美国联邦通信委员会(FCC)的标准,但对FCC所容许功率的频谱利用率较低。针对这个问题,本文给出了一种基于高斯函数改进的UWB脉冲成形方法。将全频段分成不同的分频带,通过在每个频带内对FCC标准进行逼近,最后对各个分频带内的理想波形进行优化组合,实现全频段的UWB脉冲成形。仿真结果表明,该方法设计出的UWB波形的频谱在整个频率范围内满足FCC要求的同时,还能有效的利用FCC所容许的功率,频谱的利用率提高了约4%。在上述基础上,本文对UWB系统自身以及与其它通信系统间的干扰问题进行研究,其中重点研究了UWB系统对一些固定业务频段通信系统的干扰问题,本文给出了两种抑制干扰的措施。实验结果表明,基于PSWF算法的干扰抑制,在UWB波形设计过程中,只需确定好各个频段的中心频点即可,容易实现,但在分段数较多时,对干扰的抑制效果欠佳,对FCC的频谱利用率较低;而基于Parks-McClellan算法的干扰抑制,能较好的抑制其它通信系统的干扰,还可以通过陷波技术,在抑制干扰的同时,保证对FCC的频谱利用率,但这种方法在实现过程中,参数比较难定,不易操作。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
英文缩略语表  10-11
第一章绪论  11-18
  1.1 概述  11
  1.2 UWB通信的定义及主要技术  11-14
    1.2.1 UWB的定义  11-12
    1.2.2 UWB通信中的主要技术  12-14
  1.3 UWB的发展史及研究现状  14-16
    1.3.1 UWB的发展史  14-15
    1.3.2 UWB的研究现状  15-16
  1.4 研究的目的和意义  16-17
  1.5 本文组织结构  17-18
第二章 UWB系统的调制与性能分析  18-35
  2.1 概述  18
  2.2 传统UWB调制技术  18-23
    2.2.1 PAM调制  18-21
    2.2.2 PPM调制  21-23
  2.3 性能与仿真分析  23-29
    2.3.1 信道模型  23-24
    2.3.2 单用户性能分析及仿真  24-26
    2.3.3 多用户性能分析及仿真  26-29
  2.4 基于PAM与PPM并行方式的UWB调制技术  29-33
    2.4.1 PPAM发射系统模型  29-30
    2.4.2 PPAM接收及仿真分析  30-33
  2.5 本章小结  33-35
第三章 UWB脉冲成形技术的研究  35-51
  3.1 概述  35-36
  3.2 基于PSWF函数的UWB脉冲成形设计  36-40
    3.2.1 PSWF函数  36-37
    3.2.2 PSWF的求解  37-38
    3.2.3 实验仿真  38-40
  3.3 基于Parks-McClellan的UWB脉冲成形设计  40-43
    3.3.1 FCC标准的近似处理  40-41
    3.3.2 Parks-McClellan的脉冲成形设计  41-42
    3.3.3 实验仿真  42-43
  3.4 基于高斯函数的脉冲成形设计  43-47
    3.4.1 高斯函数  43-45
    3.4.2 高斯函数的UWB脉冲成形算法  45
    3.4.3 实验仿真  45-47
  3.5 一种改进的UWB成形设计方法  47-50
    3.5.1 设计思想与方法  47
    3.5.2 性能分析  47-48
    3.5.3 Matlab仿真  48-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章 UWB系统抗干扰问题的研究  51-58
  4.1 概述  51-52
  4.2 UWB系统内的干扰  52-53
  4.3 UWB系统与其它通信系统间的干扰  53-57
    4.3.1 基于PSWF脉冲成形的抗干扰技术  53-54
    4.3.2 基于Parks-McClellan脉冲成形的抗干扰技术  54-56
    4.3.3 两种抑制干扰方法的比较  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 本文总结  58-59
  5.2 工作展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间的研究成果  65

UWB脉冲成形及抗干扰技术研究

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