超寬帶無線通信系統(tǒng)及若干關鍵技術研究.pdf

1、超寬帶(UWB)技術是近年發(fā)展很快的一種無線通信新技術，根據美國聯(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)潛力的物理層技術之一。超寬帶無線通信系統(tǒng)具有廣泛的應用前景，將成為未來無線泛在網絡的重要組成部分。目前，UWB在商業(yè)多媒體設備、無線傳感器網絡、無線定位、家庭和個人網絡、智能交通系統(tǒng)等諸多領域的應用前景已得到了專

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，解決其關鍵技術，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)中的關鍵技術及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容：(1)UWB脈沖波形優(yōu)化設計；(2)認知超寬帶(CUWB)無線通信系統(tǒng)分析及架構設計； (3)CUWB系統(tǒng)的自適應脈沖波形設計。 本論文共分為6章，其主要內容如下： 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、應用前景以及關鍵技術進行了簡介，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脈沖波形設計的重要性，根據已有的文獻總結出了超寬帶成形脈沖設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)化設計算法。首先，指出了

4、當前脈沖優(yōu)化設計中存在的一些不足之處，并介紹了與本算法相關的理論基礎，主要涉及了PSWFs的相關概念、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用有限項PSWFs脈沖基的正交綜合來優(yōu)化設計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與超寬帶技術相結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)的核心功能與關鍵技術進行了詳細分析。最后，采用分層功能抽象和跨層聯(lián)合設計相結合的方法對CUWB系統(tǒng)的整個結

6、構框架進行了研究設計。 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)自適應脈沖波形的設計算法。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)構建CUWB系統(tǒng)自適應輻射掩蔽的機制。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)基的加權線性組合來設計CUWB自適應脈沖波形的算法。仿真結果表明，該算法所產生的脈沖波形