超宽带无线电脉冲波形设计及调制技术研究

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1、摘要超宽带技术具有通信容量大、发射功率低、抗多径干扰能力强、结构简单和保密性好等优点。在超宽带通信系统中，对满足FCC辐射掩蔽约束的超短脉冲的波形设计与性能良好的脉冲调制技术是超宽带技术的关键。本论文在脉冲波形设计与脉冲调制方面主要开展了如下研究工作：1)在讨论常用超宽带脉冲信号波形的基础上，对基于修正Hermite多项式的脉冲能量归一化与脉冲形成因子α、阶数n的关系进行了研究；通过选择不同的波形参数，得到一组基于修正Hermite多项式的脉冲；提出设计超宽带脉冲的两种新方法：其一是利用N个修正Hermite波形的迭代组合获得

2、最优超宽带脉冲波形；其二是根据电压掩蔽，利用LSE准则来设计脉冲，使其PSD逼近FCC的辐射掩蔽要求。计算机仿真表明这两种方法设计的脉冲可以很好地满足FCC辐射掩蔽的要求，提高频谱利用率，且克服了以往方法的缺点。2)依据修正Hermite函数的正交、无直流分量等特性，提出一种基于正交超宽带脉冲的PSM调制解调方案。仿真结果表明该设计能有效地改善系统性能，降低误码率。本文的研究工作为超宽带脉冲波形设计以及调制技术研究探索了一些新的途径和方法，具有一定的理论意义和应用价值。关键词：超宽带；修正厄密特多项式；脉冲形成因子；脉冲形状调

3、制；辐射掩蔽IAbstractUltra-wideband(UWB)pulsecommunicationhassuchcharacteristicsashighsystemcapacity,lowpowerofemission,exceptionalmulti-pathimmunity,simplestructureanddeploymentgoodsecurityandsoon.IntheUltra-widebandcommunicationsystems,basedontherestrictionofFederalComm

4、unicationsCommission(FCC)emissionmask,themethodsofdesigningimpulsepulsewaveformsandthemodulationschemewhichhasgoodperformancearethekeytechniqueoftheUltra-widebandcommunications.Thispaper’smaincontentsinthemethodsofdesigningimpulsepulsewaveformsandthepulsemodulations

5、chemeareasfollows:1)Severalmethodsofdesigningultra-widebandwaveformaresummarized.Andtherelationbetweenthenormalizedenergyofthen-thderivativeofthemodifiedHermitePolynomialandthepulseshapeparameterαaswellasthedifferentialcoefficientthen-thorderwerestudied.Bychoosingdi

6、fferentpulseparameter,wegetasetofwaveformsbasedonthemodifiedHermitePolynomialpulse.Thentwonovelmethodstodesignultra-widebandpulseareproposedinthispaper.Firstly,theoptimalUltraWidebandwaveformisgetbythelinearcombinationoftheNmodifiedHermitefunctions.Secondly,Accordin

7、gtotheLeastSquareEstimator(LSE)criterionthepulsewaveformisdesigned,whosePSDapproachesthespectralmaskstandard.Thesimulationsindicatethatthepulseobtainedfromboththetwomethodscanapproachthespectralmaskstandardaccuratelyandimprovetheutilizationofthespectrum.Anditcanover

8、comesomeshortcomingsoftobeusedinthepast.2)ApulseshapemodulationschemebasedonorthogonalUWBpulseisproposed,whichisonthebasisoftheorthogonali