UWB跳時調(diào)制、電磁兼容及定位應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了實現(xiàn)全球范圍無縫覆蓋的，可以同時進行語音、文本、圖像、視頻的高速多媒體通信，通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是包含多種通信技術(shù)的有線無線相結(jié)合的綜合網(wǎng)絡(luò)。在這樣的背景下，由于超寬帶(UWB)技術(shù)具有極大的帶寬，極低的功率，可實現(xiàn)現(xiàn)有頻率資源復(fù)用等顯著特點，已經(jīng)成為目前無線通信領(lǐng)域的熱點之一。 超寬帶具有高傳輸速率、高可靠傳輸、高時間空間分辨率、低功率、低成本、小型化等優(yōu)勢，適合在短距離無線通信、高精度測距定位及工程探測等領(lǐng)域應(yīng)用。目前超寬帶研究

2、熱點與難點集中在信號波形設(shè)計、天線設(shè)計、傳輸信道模型研究、低成本低功耗集成電路研究、組網(wǎng)技術(shù)研究、高效調(diào)制技術(shù)研究、電磁兼容研究及快速同步技術(shù)研究等方面。 本論文以UWB的兩大本質(zhì)特征——大帶寬，低功率為主線，挖掘UWB在可靠通信容量及精確測距定位上的潛力，并同時研究與其他無線通信系統(tǒng)的共存性問題。 論文內(nèi)容包括： 1．用等重碼構(gòu)建了一種新的稱為多脈沖位置調(diào)制(MPPM)的UWB跳時調(diào)制方案，并對其在加性高斯白噪

3、聲(AWGNl)下的信道容量、誤碼率、鏈路預(yù)算、功率效率、帶寬效率及接收機復(fù)雜度等幾個方面進行了分析。理論分析與數(shù)值比較結(jié)果表明，滿足一定條件時，L進制的多脈沖位置調(diào)制(MPPM)可以比L進制的脈沖位置調(diào)制(PPM)具有更低的接收機復(fù)雜度，在數(shù)據(jù)容量、誤碼率及鏈路預(yù)算等指標上獲得比L進制PPM及L進制的脈沖幅度調(diào)制(PAM)更好的性能，可以成為UWB短距離高速通信應(yīng)用的一個很好的備選調(diào)制方案。 2．用擴展等重碼構(gòu)建了一種稱為雙極

4、性多脈沖位置調(diào)制(AMPPM)的新UWB跳時調(diào)制方案，并對接收機復(fù)雜度、誤碼率、信道容量、數(shù)據(jù)率、帶寬效率，功率效率及發(fā)射功率限制下的最大可靠通信距離進行了分析。理論分析與數(shù)值結(jié)果都表明，當調(diào)制參數(shù)正確選擇時，AMPPM可以在相同的條件下獲得比：PPM、PAM、雙正交脈沖位置調(diào)制(BPPM)及新提出的MPPM更好的通信性能，也可成為UWB高速通信應(yīng)用的一個很好備選調(diào)制方案。 3．建立了三維積分模型分析并仿真了室內(nèi)多個UWB設(shè)備對

5、無線通信終端的合成干擾效果，分析了全視距及視距非視距混合兩種情況，并且選擇了GSM900,GSM1800，小靈通及TD-SCDMA四種系統(tǒng)手持機作為受干擾研究對象，分析是在FCC及ETSI兩種UWB發(fā)射功率控制模板規(guī)范下進行的。通過理論分析與仿真結(jié)果得出了以下結(jié)論：1)所評估的無線通信系統(tǒng)抗UWB干擾能力按照GSM900>GSM1800)TD-SCDMA)小靈通的順序遞減。2)ETSI規(guī)范對無線系統(tǒng)的保護強于FCC.當受干擾系統(tǒng)鏈路預(yù)算

6、干擾保護在[1 3]dB范圍內(nèi)時，F(xiàn)CC UWB功率限制模板只能對GSM900有效保護，對其他三種系統(tǒng)只能達到臨界干擾狀態(tài)，而ETSI的標準對四種系統(tǒng)都能提供可接受的保護程度。本文提出的三維積分UWB干擾模型可以有效地評估立體分布的多UWB設(shè)備對窄帶無線系統(tǒng)的干擾，為現(xiàn)代化辦公樓UWB設(shè)備布置及UWB功率控制方面的研究提供了理論參考依據(jù)。 4．提出了一種新的基于特殊序列(APA序列)的UWB測距算法．通過理論分析與仿真，可以證明

7、，與傳統(tǒng)序列相比，APA測距序列能在相同的條件下(相同的信道，相同的信噪比，相同的測距序列長度)獲得更高的測距精度，而且如果增加APA序列的長度還可以進一步降低測距誤差，但需要以更多的能量和時間為代價。 5．設(shè)計了一種基于UWB測距的車輛平面定位系統(tǒng)，在理想情況下該系統(tǒng)最少可以使用2個參考節(jié)點，降低了系統(tǒng)成本。在非理想情況下，提出了通過增加參考節(jié)點進行方程解平均、增加測距次數(shù)進行多次測距平均和利用天線陣進行到達角測量來實現(xiàn)測距平