超宽带无线技术调制方式研究

毕业设计(论文)（超宽带无线技术调制方式研究）学历层次高职教学系名称电子工程系专业名称通信技术（3G）学生姓名赵多经指导教师张建新2015年5月30日学校代码10857学号20122112327分类号密级公开毕业设计(论文)任务书Ⅰ.毕业设计（论文）题目：超宽带无线技术调制方式研究Ⅱ.毕业设计（论文）选题意义及要求近几年来,超宽带无线通信技术领域极大的重视。超宽带通信技术以其传输速率高、抗多径干扰能力强等优点成为短距离无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。超宽带无线技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域广阔的应用前景。目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽（或绝对带宽）而言，没有界定的时域波形特征。因此，有多种方式产生超宽带信号。其中，最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲（又称为冲激脉冲）的频谱特性来实现。目前，典型的超宽带无线通信调制以TH-PPM、TH-PAM为主，本论文中，介绍超宽带无线通信中的调制技术，主要讨论TH-PPM、DS-PAM和OFDM调制技术。Ⅲ.毕业设计（论文）工作内容和进度安排1、2014年11月24日（第1周）领取课题，了解毕业设计任务。2、2014年12月1日-13日（2-3周）撰写开题报告并提交。3、2014年12月15日-27日（4-5周）阅读相关文献，查阅资料。4、2015年2月24日-3月14日（6-8周）开始论文写作5、2015年3月17日（9周）提交论文初稿。6、2015年3月24日（10周）修改论文。7、2015年3月31日（11周）提交论文，准备答辩。8、2015年4月7日（12周）参加论文答辩。Ⅳ.主要参考资料[1]《超宽带UWB无线通信技术》王德强，李长青，乐光新人民邮电出版社。[2]《超宽带无线通信》葛利嘉，曾凡鑫，刘郁林，岳光荣清华大学出版社[3]《短距离无线与移动通信网络》方旭明人民邮电出版社电子工程系教学系通信技术（3G方向）专业1221123班学生姓名（学号）赵多经20122112327毕业设计（论文）时间：自2015年月日至2015年月日答辩时间：年月日成绩指导教师：张建新摘要I摘要超宽带无线技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域广阔的应用前景，因此被认为是未来几年电信热门技术之一。1990年，美国国防部首先定义了“超宽带”概念，超宽带无线通信开始得到美国军方和政府部门的重视。2002年4月，美国FCC通过了超宽带技术的商用许可，超宽带无线通信在民用领域开始受到普遍关注。目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽（或绝对带宽）而言，没有界定的时域波形特征。因此，有多种方式产生超宽带信号。其中，最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲（又称为冲激脉冲）的频谱特性来实现。超宽带无线电是对基于正弦载波的常规无线电的一次突破。几十年来，无线通信以正弦载波作为信息载体，而超宽带无线通信则以纳秒级的窄脉冲信息载体。其信号产生、调制解调、信号隐蔽性、系统处理增益等方面，具有独特的优势，尤其是能够在密集的多径环境下实现高速传输。由于脉冲持续时间很短，多径分量在时域上不易重叠，多径分辨能力高，通过先进的多径分离技术或瑞克接收机，可以充分利用多径分量。目前，典型的超宽带无线通信调制以TH-PPM、TH-PAM为主，本论文中，介绍超宽带无线通信中的调制技术，主要讨论TH-PPM、DS-PAM和OFDM调制技术。关键词：超宽带调制方式TH-UWB、DS-UWB调制方式北京信息职业技术学院IIAbstractUwbwirelesstechnologyinradiocommunications,radar,tracking,accuratepositioning,imaging,armscontrol,andmanyotherareasofbroadapplicationprospectsandthereforeisconsideredtobeoneoftelecommunicationshottechnologyinthenextfewyears.In1990,thedepartmentofdefensefirstdefinestheconceptofultrabroadband,uwbwirelesscommunicationbegantogettheattentionoftheU.S.militaryandgovernmentdepartments.InApril2002,theFCCbythebusinesslicenseofuwbtechnology,uwbwirelesscommunicationstartofwidespreadconcerninthecivilfield.Atpresentthedefinitionofultrabroadbandjustforrelativebandwidthofsignalspectrum(orabsolutebandwidth),notdefinedinthetimedomainwaveformcharacteristics.Asaresult,thereareseveralwaystoproduceultrawidebandsignals.Amongthem,themosttypicalmethodistousethenarrowpulseofnanosecond(alsocalledimpulsepulse)tothecharacteristicofthefrequencyspectrumofimplementation.Ultrawidebandradioisbasedonsinusoidalcarrierofconventionalradioabreakthrough.Fordecades,thewirelesscommunicationwithsinusoidalcarrierasinformationcarrier,whereasuwbwirelesscommunicationinnanosecondsnarrowpulseinformationcarrier.Theconcealmentofthesignal,modulationdemodulation,signalandsystemprocessinggain,etc.,hasauniqueadvantage,especiallyindensemultipathenvironmenttorealizehighspeedtransmission.Duetotheshortpulseduration,multipathcomponentsisnoteasytooverlapintimedomain,multipathhighresolvingpower,throughtheuseofadvancedmultipathseparationorrickreceiver,canmakefulluseofmultipathcomponents.Keyword：UltrabroadbandmodulationwayTH-UWB,DS-UWBmodulationmode目录1目录摘要............................................................IABSTRACT...........................................................II第一章绪论.......................................................1第二章超宽带（UWB）基本原理与特征.................................32.1UWB基本原理...........................................32.2脉冲信号...............................................32.3UWB的特点.............................................3第三章超宽带（UWB）的发射机与接收机................................43.1UWB发射机组成框图.....................................53.2UWB接收机组成框图.....................................53.4小结....................................................7第四章各调制方式性能分析及其应用前景..............................84.1脉位调制(PPM)和脉幅调制(PAM)..............................84.2OFDM调制.................................................94.3UWB的应用................................................94.3.1UWB技术在高速无线个域网中的应用....................104.3.2超宽带商用产品开发...................................114.3.3UWB的不足与改进....................................114.4小结.....................................................12致谢............................................................13参考文献...........................................................14第一章绪论2第一章绪论超宽带无线通信技术（UWB）是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。UWB方式占用带宽非常宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。在与其它系统共存时，不仅难产生干扰，而且还有抗其它系统干扰的优点。由于UWB系统发射功率谱密度非常低，因而被截获概率很小，被检测概率也很低，与窄带系统相比，有较好的电磁兼容和频谱利用率。UWB发出的脉冲电波直接按照0或1发送出去。由于只在需要时发送脉冲电波，因而大大减少了耗电量。UWB技术之所以成为无线通信领域关注的热点之一，是由用户需求和UWB技术的性能特点共同决定的。在基于脉冲的UWB系统中，采用瑞克接收机合并多径信号能量并进行相干检测；信道估计问题即估计多径信号的到达时间和幅度；多址方式允许多用户同时共享有限的频谱资源。需要分配有效信道给多个用户以获得高系统容量，对于高质量的通信，这一点必须做到，并且必须保证不导致系统性能的降低。最常见的TH-PPM多址技术和DS-CDMA多址技术等，是进行用户分离的最佳多址技术。第二章超宽带（UWB）的基本原理与特征3第二章超宽带（UWB）基本原理与特征2.1UWB基本原理发射超宽带(UWB)信号最常用和最传统的方法是发射一种时域上很短(占空比低达0.5%)的冲激脉冲。这种传输技术称为“冲击无线电(IR)”。UWB-IR又被称为基带无载波无线电,因为它不像传统通信系统中使用正弦波把信号调制到更高的载频上,而是用基带信号直接驱动天线输出的由信息数据对脉冲进行调制,同时为了形成所产生信号的频谱而用伪随即序列对数据符号进行编码。因此冲击脉冲和调制技术就是超宽带的两大关键所在。2.2脉冲信号从本质上讲,产生脉冲宽度为纳秒级的信号源是UWB技术的前提条件。目前产生脉冲信号源的方法有两类：①光电方法,基本原理是利用光导开关导通瞬间的陡峭上升沿获得脉冲信号。由于作为激