基于FPGA的UWB雷达PPM调制解调系统.doc

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1、基于FPGA的UWB雷达PPM调制解调系统基于FPGA的UWB雷达PPM调制解调系统基于FPGA的UWB雷达PPM调制解调系统基于FPGA的UWB雷达PPM调制解调系统基于FPGA的UWB雷达PPM调制解调系统　　UWB雷达(超宽带雷达)在心脏病学、呼吸、发声机能方面的应用;尤其是对发声声带的探测,可以远程监控对象的说话的一举一动或者默读的声带震动,并通过计算机的处理,可以探测某人的说的话或思想。　　美国国防部的研究机构DARPA(国防高级研究计划局)正致力于一个称为“高级语音编码”的计划，旨在用通过说话人的神经和声带肌肉运动，而不是声音本身，来识别语音

2、的无声感应器来取代麦克风。摘要　　对微功率超宽带雷达的定义、原理、特点进行了讨论和描述，并利用本课题组研制的超宽带雷达进行了人体实验。实验结果表明采用这种技术能够检测到人体的呼吸和心跳信号，这种方法不需要任何电极和传感器接触人体，实现了对人体生命信号的无创检测.与激光、红外探测和声波探测技术相比，利用超宽带雷达检测人体的生命信号不受环境温度、热物的影响，能有效穿透介质，较好地解决了激光、红外探测受温度影响严重、遇物体阻挡失效及误报翠高的司越，也克服超声探测受环境杂物反射干扰、水、冰、量土阻挡失效的问题。超宽带雷达能够在l时和平时得到广泛的应用，如：战后伤

3、员自探寻、地震或塌方后人员的探寻、传染病.1995年3月23日，美国麻省理工学院(MIT)从事了题目为雷达听诊器的教学项目的工作。1996年1月，在Sci．enceandTechnologyReview杂志上，通过照片和实验数据较好地描述UWB雷达在生物医学上的应用，并介绍了一种由美国斯坦福尼亚大学LawrenceLivermoreNaTIonallaboratory(LLNL)研制的特殊超宽带雷达(微功率脉冲雷达，MicmpowerImpulseRadar(MIR))，可以检测到人体的呼吸和心跳信号，并采用距离门(RangGaTIng)技术进行断层扫描

4、(最小距离为2cm)，可以最大程度地抑制外界环境的干扰对人体呼吸、心跳信号的影响，采用高增益的天线最大作用距离为1oomIq。1996年10月12日研究所的McEwan研究项目：人体监测、成像的装置与方法获得美国专利一项(专利号为US5573012)，该装置能够将检测到人体的心脏、肺、动脉、声带的相关信号转换成声音信号，可以装在室内为人体生理参数监护仪使用目。1998年1月16日，McEwan的该研究项目又获得美国专利一项(专利号为US5766208)~。McEwan开创了超宽带雷达的先河，由他研制的MIR至今在美国共申请到56项专利，在全世界共有214

5、项专利或应用专利。从1999年开始，由于超宽带雷达的小体积、低功耗、低成本、高空间分辨率等特点，超宽带雷达在生物医学研究中取得突破性的进展，主要在心脏病学(心脏监护)、产科学(婴儿监护)、儿科(婴儿猝死综合征监护)、呼吸内科(障碍性睡眠呼吸暂停监护)、脑外科(颅内血肿监护)等领域开始应用。2002年2月美国的FCC允许该技术应用于商用后，许多公司都在投入一定的人力、物力、财力来开发和研究相关领域的超宽带雷达。UWB标准现状分析　　UWB是一种短距离的无线通讯方式，在10米以内的范围里以至少100Mbps的速率传输数据。这种通讯方式比较适合在家庭内部使用，

6、市场应用前景非常广阔，因此围绕UWB的标准之争从一开始就非常激烈。曾经有二十几个标准参与竞争，今天只剩下了两个。它们是来自Freescale的DS-UWB和由TI倡导的MBOA。　　从技术上来讲，MBOA和DS-CDMA是无法彼此妥协的，DS-UWB曾提出一个通用信令模式，希望与MBOA兼容。但这种模式显然在技术上无法实现，所以被MBOA、IEEE和无线USB协会拒绝。MBOA在最近的一次表决中占了约10%的优势，但仍然没有达到75%的绝对多数。从产品上来讲，DS-UWB在开始的时候走在了前面。它的样品在2004年初的时候已经在拉斯维加斯的消费电子展上展

7、出，但看来之后的进展比较缓慢，当时存在的问题今天依然存在，例如功耗很大、需要两根天线分别收发、在天线与接收器中间有阻挡时会出现花屏等。而另一方的MBOA正迎头赶上，来自Staccato公司芯片级的物理层芯片（PHY）在2004年的第一季度已经完成，八、九月份的时候，配合TI公司可编程门阵列（FPGA）的媒体存取控制器（MAC）已经可以工作。FPGA还不是芯片级的产品，是在芯片生产之前用来验证和测试逻辑功能的，完全芯片级的平台要到今年年底实现。这将是两个芯片的方案，相比较于DS-UWB目前的四芯片方案在成本、体积和功耗上占有较大的优势。在理解UWB的时候有

8、必要知道UWB不仅仅指的是DS-CDMA或MBOA，他们仅仅是处于UWB完整架构