网络技术-综合布线-直接序列超宽带系统的脉冲波.pdf

【网络技术-综合布线-直接序列超宽带系统的脉冲波】 超宽带技术是一种新兴的无线通信技术，因其能够在不干扰其他通信系统的同时利用宽广的频谱资源，自从美国联邦通信委员会（FCC）在2002年开放其在民用领域的应用以来，受到了广泛关注。这种技术的核心在于如何设计合适的脉冲波形，以满足FCC的辐射限制，同时提高频谱利用率。 在三种主要的超宽带制式—— impulse radio (IR)-UWB、direct sequence (DS)-UWB和multi-band (MB)-UWB中，DS-UWB和MB-UWB更适合高速通信，而IR-UWB则更适合于成像系统和探地雷达。其中，DS-UWB在实现复杂性、系统误码率和适应FCC辐射限制方面表现出优越性，是理想的高速通信选择。 本论文主要针对DS-UWB系统中的脉冲波形设计进行了深入研究。首先，提出了超宽带脉冲设计的基本原则，超越了仅仅匹配FCC频谱掩蔽的要求。在时域优化设计中，提出了一种最小差值积分算法，以使脉冲与FCC频谱掩蔽规则的最佳匹配，该算法相较于最小方差算法更为简洁、快速。此外，通过对现有脉冲波形的深入分析，设计了一种适用于DS-UWB系统的新型脉冲波形，并通过参数优化提升了其性能。同时，还引入了一种复杂度稍高但能更好地匹配FCC限制的组合脉冲形式。 在频域研究中，论文提出了一种直接频域法设计超宽带脉冲，这种方法能灵活适应不同国家的UWB辐射限制。运用此方法设计出的平方根升余弦脉冲和升余弦脉冲，在频谱利用率、抗干扰性和保密性上表现出色。 论文进一步分析了IEEE推荐的UWB无线多径信道模型，建立了DS-UWB系统模型，并仿真了不同脉冲下系统的误码率。实验结果显示，设计的超宽带脉冲在多径信道下的误码率性能优于传统脉冲。此外，理论推导了多用户DS-UWB系统的误码率公式，揭示了用户数量、数据比特率、脉冲自相关函数等因素对多用户干扰（MUI）的影响，为超宽带脉冲设计提供了指导。 根据理论分析和仿真，时域设计的组合脉冲适合高多址容量需求的系统，特别是在非视线（NLOS）0-4米信道中；单脉冲则适用于对成本敏感且应用场景主要在0-4米视线（LOS）信道的系统。而升余弦脉冲和平方根升余弦脉冲适用于对综合性能要求较高的系统，前者在4-10米NLOS和较差NLOS信道中表现出色，后者在34米LOS信道应用中尤为合适。 综上所述，本论文设计的四种脉冲为直接序列超宽带系统提供了多样化的选择，每种脉冲都有其特定的应用场景和优势，对实际的DS-UWB系统脉冲波形设计具有重要的参考价值。