集崭新的超宽带(uwb)无线通信技术

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1、集崭新的超宽带(UWB)无线通信技术

2、第1摘要：从超宽带U（PulseShapeModulation）做出了初步的理论探讨。关键词：超宽带（U）正交改进型hermite脉冲超宽带（UltraHz以下。Ubps～1Gbps。美国英特尔公司于2002年4月在“IDF2002SpringJapan”上对该技术进行了演示，在数米的距离内传输速率可达100Mbps。（4）隐蔽性好，安全性高。由于U（PulsePositionModulation）为例作为一个举例分析。首先定义一个单周期脉形：s(k)代表信号kth,plitudeModulation），开

3、关键OOK（On-OffKey）和二相移键控BPSK（Bi-PhaseShiftKey）等。在接收端，单脉冲信号可以通过相关技术实现可靠接收。实际应用中常使用相关器（correlator），它用准备好的模板波形乘以接收到的射频信号，再积分就得到一个直流输出电压。相关器输出的是接收到的单周期脉冲和模板波形的相对时间位置差，从输出中寻找时间位置差为0的即为要接收的信号。为了追求更高效率的信息传输，近来人们提出了一种新型脉冲调制方式——脉形调制PSM（PulseShapeModulation）。PSM就是对脉冲的形状进行调制从而实现信息的载荷，因此脉

4、冲形状的选择是十分重要的。它的提出得益于人们对hermite多项式的研究。由于hermite多项式的数学表达式与高斯单脉冲很接近，而且随着阶数的变化，波形的持续时间不会有很大的变化，因此人们便想到了用hermite多项式数的变化产生形状各异的脉冲，实现多元化的调制。为了寻求正交的波形，需对hermite多项式进行修正，即：经过改动之后，便可以得到彼此正交的各阶hermite多项式了。这时可以在发送端同时发送n个不同形状的单脉冲，正交性使其互不干扰，接收端用相关接收技术即可把每一个信号分离出来。图3给出了改进型hermite多项式时域波形。与此同

5、时还可以通过搭建simulink电路得到想要的各阶hermite多项式脉冲。如图4给出了搭建电路和仿真波形。在simulink电路中，Hermite多项式的阶数由脉冲阶数单元控制，示波器1、2给出相应阶数和相应阶数减1阶的hermite脉形。传输效率的提高带来系统性能的下降，这是许多系统所不能容忍的，因此需要进行编码。首先在形域采用BCH（7，4）对信号编码，这样一来传输速率是单脉冲的4倍，而误码性能则与单脉冲基本相同，随后在时域对信息帧进行BCH（31，11）编码，使性能进一步提高，最后还可以在时域和形域联合编码，误码性能会得到大幅度的改善，

6、而传输效率仍然高于单脉冲系统。性能曲线如图5所示。4应用前景和发展方向凭借自身的众多优势，超宽带技术具有广阔的应用前景，UHz（换算成功率则为1mHz）的条件下，可将3.1G～10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信”。尽管该技术在应用中有如此多的限制，但它仍受到广大电信开发商的青睐。TimeDomain和MultispectralSolutions等公司已经向IEEE-802.15委员会提出了采用超宽带技术的议案，众多公司的研究部门乃至学校也都将该技术的研究提到

7、了日程中来。许多现已成熟的技术纷纷与U、UWB-Adhoc、UWB-Wavelet、UWB-Neural）。由此可见，UWB技术的背后蕴藏着巨大的商机。当然，超宽带技术若要真正用于人们的日常生活，还有许多极具挑战性的课题，这也是超宽带技术近来乃至今后很长一段时间内研究和发展的方向。（1）建立时域内的超宽带无线电发射器的模型，从时域角度设计天线的传输函数；（2）研究超宽带信号产生和基本功能的优化；（3）研究低电平赶宽带无线电信号集合而千万的干扰，有效平衡功率和通信范围的关系；（4）超宽带跳时码的研究；（5）研究移动Adhoc网络协议和路由协议，将

8、超宽带技术应用于分布式的网络结构、盲捕获和自配置功能中；研究适用于超宽带类似于“蓝牙”系统的组网协议；（6）研究基于超宽带无线电传输技术的无线IP协议；（7）研究超宽带无线电的测试技术，包括传输信道的测试、估计、信道模型等。如今科学界正掀起一般UWB的革命浪潮，UWB技术已成为未来最有发展前景的十大通信技术之一。我国同样也非常重视这项革命性技术的研究，并于2001年9月初发布的“十五”863计划通信技术主题研究项目中，把超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容，鼓励国内学者加强这方面的研发工作。超宽带技术

9、开创出无线通信中一个崭新的领域，拥有十分广阔的市场前景。或许假以时日，UWB将作为无线互连标准的主流出现在人们面前，让我们拭目以待。