脉冲超宽带系统中波形设计方法的分析与比较

为了满足日益增长的对高速多媒体通信的需求,同时实现终端的小型化、节能化和低成本的目标,脉冲超宽带技术成为近年来研究的热点,而对发射脉冲波形的选择则是脉冲超宽带系统成败的关键因素之一.本文首先给出了脉冲超宽带系统中的脉冲波形需要满足的五点要求以更好地评价脉冲波形的好坏.然后,介绍了几种经典的波形设计方法及一种新型的基于正交展开的正交波形设计方法,并以M eyer正交小波为例对这一正交展开方法进行说明.最后,分析了上述方法对于五点要求的满足情况并得到各自的计算复杂度,结果表明正交展开方法可以通过适当的计算复杂度较好地满足对脉冲波形的所有要求.     

认知超宽带无线电自适应波形设计算法

为了解决认知超宽带与窄带系统共存问题,实现认知超宽带无线电自适应波形设计,采用高斯函数的加权叠加作为认知超宽带脉冲波形.通过将波形设计问题转化为线性滤波器设计问题,采用Parks-McClellan算法进行求解,实现了任意中心频率和带宽陷波的波形设计.并进一步提出了利用权重值数组控制不同频带陷波深度的方法.仿真结果表明,所设计波形的功率谱密度在WLAN频段上可以实现约-30 dB的陷波,同时也可以实现多个频段陷波的波形设计.根据实际需要选择权重值可以控制各个频段的陷波的深度.     

超宽带正交脉冲波形设计

超宽带系统利用窄脉冲传输信息,其系统性能受脉冲的功率利用率影响.为了使脉冲波形充分利用FCC功率谱密度规范所划分的频段,该文从最大化功率利用率的角度出发,采用半正定规划的方法设计了一组脉冲超宽带的正交波形.设计得到的脉冲波形具有时域持续时间短、频域满足FCC规范及功率利用率高等优点,并且不同脉冲间在零点处互相关系数小,正交性好.通过将目标函数中的2-范数转换成1-范数,可以进一步增加正交波形的功率利用率,从而有效提高接收端的信噪比.设计结果表明这种设计方法是一种满足规范要求的较为理想的方法.     

基于SRD的超宽带脉冲产生与设计

超宽带无线通信技术是一种利用纳秒及亚纳秒量级的极窄脉冲作为传输载体的无线技术。文中利用SRD(阶跃恢复二极管)与微波传输线,通过错位对消的方法设计与制作了UW B脉冲发生器。对电路的仿真结果和测量结果进行了比较分析,成功地产生了纳秒级宽度的UW B极窄脉冲信号,对今后利用阶跃恢复二极管和微带线产生窄脉冲有较好的参考价值。     

一种基于CSS的认知UWB系统脉冲波形设计方法

在采用IR方案的CUWB系统中,需产生能适应频谱环境的频谱灵活的CUWB脉冲波形.提出一种基于CSS的认知UWB脉冲设计方法,产生的脉冲波形符合FCC频谱模板要求,频谱旁瓣低,频谱结构可随意调整.该方法实现简单,计算复杂度低,并可得到多个准正交的UWB脉冲信号波形,可用于波形调制和多址技术.     

布里渊放大脉冲波形控制相遇时间设计

针对受激布里渊散射相位共轭镜需具有脉冲波形控制能力的要求,根据布里渊放大特点,对布里渊放大控制脉冲波形方案中相遇时间的设计原则和步骤进行研究.提出单布里渊放大池和双布里渊放大池两种脉冲波形控制结构中,对于陡前沿Stokes种子光,获得不同放大光脉冲波形相遇时间的设计方法,为布里渊放大控制脉冲波形的应用打下了基础.     

基于并接串行级联方式UWB脉冲设计与产生

超宽带(UW B)技术实现的关键之一是如何设计并产生可以控制的UW B极窄脉冲。通过典型的极窄脉冲产生电路分析了晶体管的雪崩特性,并利用普通双极性三极管的雪崩特性,采用并接串行级联的混合连接方式进行超宽带窄脉冲产生电路的设计和实验,同时进行了相关信号分析并给出测试结果,实验获得了纳秒级的超短、快速前沿的单极性高斯型UW B脉冲;该电路结构简单、体积小、成本低,且工作稳定可靠,适用于短距离环境下的超宽带无线通信系统。     

UWB通信帧内脉冲时位快速捕获算法的公式推导

针对超宽带(UW B)通信中窄脉冲时位同步的特殊性及其接收脉冲信号的簇特性,根据文献[1]提出的五种基于M arkov链模型的顺序搜索算法所给出的平均捕获时间公式,运用M arkov链理论对给出的各种搜索算法的平均搜索捕获时间的数学公式进行详细的推导,得到正确的平均捕获时间公式,并通过仿真结果验证了比特反转搜索算法所需的平均捕获时间最短。同时对UW B通信特殊的脉冲帧内窄脉冲时位的同步捕获问题进行了阐述。     

基于Chirp压缩脉冲的CUWB无线电波形设计

为了提高认知超宽带（CUWB）无线电系统的频谱利用率,首先基于Chirp压缩脉冲波形和Hermite矩阵特征向量分解得到正交的基脉冲,然后在对基脉冲的带宽、中心频率等性能参数比较分析的基础上,运用迭代算法将若干个正交脉冲信号进行线性叠加,即可获得认知超宽带无线电的成形脉冲.仿真结果表明,由此产生的组合脉冲信号不仅满足FCC对UWB无线电脉冲信号的辐射功率要求,而且其频谱利用率也较高.同时,该脉冲信号波形具有较好的自适应性,能有效地抑制对其他窄带系统的干扰.     

基于正交小波的超宽带无线通信多址接入方式--波分多址

与传统的通信技术相比较,超宽带(UWB)通信系统在信号波形选择方面具有更大的灵活性.基于正交小波理论,一种新的UWB多址接入方式--波分多址(WDMA)被提出.在这种多址接入方式中,具有正交性的尺度函数(t)与小波函数ψ(t) 波形被设计作为UWB脉冲波形,借助m序列理论,将2种函数波形均匀地分配给多个用户以实现多址接入.性能分析及仿真比较表明,与传统的TH-PPM和DS-BPM UWB多址系统相比较,WDMA UWB系统用户容量显著提高.     

UWB脉冲正交综合优化设计算法

从提高频谱利用率和满足FCC辐射掩模规定的角度出发,采用频域反推和时域正交综合相结合的设计方法,利用扁长椭球波函数(PSWF)来生成脉冲基。在此基础上,应用基于有限项PSWF脉冲基的正交综合来优化设计UWB成形脉冲。仿真结果表明该算法设计的脉冲不仅能很好地满足FCC辐射掩模的要求,而且具有较好的频谱利用率。     

多用户干扰抑制超宽带正交脉冲序列设计

针对超宽带（U1tra—WideBand,UwB）多用户干扰问题,正交脉冲的产生是超宽带无线应用中关键技术。采用Rayleigh信号作为UWB基函数,使用Hermite矩阵特征向量分解方法,设计了UWB正交脉冲序列,从而达到抑制多用户干扰的目的。该方法产生的正交成形脉冲序列功率谱符合美国联邦通信委员会频谱规范,自相关性强,互相关性弱,利于多址检测。最后,分析了跳时脉位调制UwB系统的干扰抑制性能,仿真结果表明正交成形脉冲序列抗多用户干扰能力优于Gram—Schmidt过程得到的Seholtz正交脉冲序列。     

基于频段及带宽限制设计UWB脉冲的算法

对Rayleigh脉冲n阶导数归一化谱密度(PSD)的峰值频率、带宽与脉冲形状参数α、n的关系进行了研究，根据联邦通信委员会(FCC)对超宽带(UWB)脉冲带宽及峰值频率的限制提出了一种设计UWB脉冲的新算法. 此算法首先通过图解法求出满足FCC频谱要求的求导阶数n，然后根据频谱模板对UWB脉冲频谱的限制利用迭代法来求α值. 在满足频谱模板的情况下此算法能求出α的一个范围，即可以设计出无数个满足FCC频谱规划的脉冲.     

多频带正交椭圆球面波脉冲组的特征向量设计

从椭圆球面波函数(Prolate spheroidal wave function,PSWF)脉冲组的互相关矩阵入手,以互相关矩阵的特征向量作为加权系数向量,对原PSWF脉冲组进行加权求和,从而得到新的多频带正交PSWF脉冲组。仿真结果表明:该方法突破了传统Gram-Schmidt正交化在脉冲个数上的限制,同时保持了PSWF脉冲的高能量聚集性和误码率性能,并具有实时性好、易于工程实现的优点。     

利用小波函数生成UWB正交成形脉冲序列的方法

基于小波函数和Hermite矩阵特征向量，提出了一种产生超宽带（UWB）正交成形脉冲序列的方法。首先利用小波函数产生小于1 ns的脉冲波形，然后构造Hermite矩阵，根据其特征向量和Gram-Schmidt过程得到UWB正交成形脉冲序列。仿真结果表明，利用这种方法产生的UWB正交成形脉冲的功率谱密度分布满足美国联邦通信委员会 (FCC)频谱模板的要求，具有优良的频谱利用率和很好的自相关与互相关特性，可以满足UWB对于减小多用户间干扰的要求。     

基于双锁相环路的非正弦时域正交调制外同步方法

针对非正弦时域正交调制信号难以同步的问题,从该调制信号的时域并行、频谱交叠特性入手,提出了一种基于双锁相环路的外同步方法。该方法使用与调制信号频域分离的带通PSWF脉冲序列作为辅助同步序列。接收端同步捕获时,首先利用窄带锁相环完成载波同步,在此基础上,通过相干解调得到基带PSWF脉冲序列,最后通过数字脉冲锁相环实现码元同步。仿真结果表明,该方法具有同步捕获快、稳定性好、抗噪声能力强的优点,尤其适用于并行调制路数较多的情况。     

混沌超宽带频率自适应DAA设计

为了解决超宽带(UWB)与现有窄带无线通信系统干扰问题,采用高斯7阶导脉冲作为UWB原始脉冲,使用Tent混沌序列作为扩频序列码,提出混沌扩频-载波调制算法,设计了一种混沌超宽带频率自适应检测避让(DAA)方案,可以保证稳定的UWB正常发射功率,具有较高的传输效率,能进行无间断通信. 仿真结果表明,产生的自适应陷波脉冲能够实现任意频段陷波,直接序列扩频系统中采用Tent混沌序列扩频码的误码率性能明显优于传统伪随机序列扩频码,具有灵活的窄带干扰抑制能力.