超宽带无线通信RAKE接收机性能分析

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1、学生姓名学号班级指导教师2012年2月29日目录一、超宽带通信概念1二、超宽带通信的原理3三、超宽带无线通信技术特点4四、超宽带无线信道特性6五、超宽带Rake接收机的基本原理7六、超宽带RAKE接收机的结构及分类9七、超宽带Rake接收机性能分析10八、总结13超宽带无线通信RAKE接收机研究一、超宽带通信概念超宽带的历史渊源，可以追溯到一百年前波波夫和马可尼发明越洋无线电报的时代。现代意义上的超宽带超宽带无线技术，又称脉冲无线电(ImpulseRadio)技术，出现于1960年代。与传统通信技术不同的是，超宽带是一种无载波通信技术，即它不采用载波，而

2、是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。超宽带是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术，适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC的规定，从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为超宽带所使用的频率范围。从频域来看，超宽带有别于传统的窄带和宽带，它的频带更宽。窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%，相对带宽在1%到25%之间的被称为宽带，相对带宽大于25%，而且中心频率大于500MHz的被称为超宽带。表1表示这三个概念的区别。表1三个概念的区别信号带宽/中心频率窄带小于1%宽带%1至25%超宽带

3、大于25%或带宽大于500MHz2002年4月，美国FCC给出了“超宽带”的两种定义。第一种定义对军方得定义作了两点修改，一是信号的带宽是指10dB带宽，即和分别表示低于信号最大发射10dB处的高端和低端频率，二是信号的相对带宽大于、等于0.2；第二种定义是信号的10dB带宽大于或等于500MHz，而不管相对带宽是多少。从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制，而超宽带是利用起、落点的时域脉冲(几十纳秒)直接实现调制，超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，而且以这一过程中所持续的时间，来决定

4、带宽所占据的频率范围。由于超宽带发射功率受限，进而限制了其传输距离，据资料表明，超宽带信号的有效传输距离在10m以内，故而在民用方面，超宽带普遍地定位于个人局域网范畴。“超宽带”只是从信号带宽的角度定义无线电信号的，一次有多种不同的实现方式。其中最典型的实现方式是采用冲激无线电（IR），它是以占空比很低的窄脉冲而不是以正弦波作为信息载体的无线电技术。超宽带信号具有很宽的频谱，图1为超宽带无线通信频谱与其它通信系统的频谱的比较示意图。-13-超宽带无线通信RAKE接收机研究图1超宽带无线通信频谱与其它通信系统的频谱的比较示意图超宽带是一种无载波通信技术，利

5、用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。典型超宽带收发信机功能框图如图2所示。这种通信系统采用跳时脉冲位置调制（TH-PPM，TimeHoppingPulsePositionModulation）。在发送端，基带信号和伪随机码序列共同控制窄脉冲产生器，将信息符号映射为脉冲的发射时延，然后经天线发射；在接收端，由本地产生的伪随机序列与接收信号相关，然后经过基带信号处理完成信号解调，得到原始信息。除了上面的跳时脉冲位置调制外，跳时脉冲幅度调制（TH-PAM，TimeHoppin

6、gPulseAmplitudeModulation）也是一种典型的调制方式。它将信息符号序列映射为发射脉冲的幅度变换，包括脉冲的幅度大小和极性。当然也可以不用跳时序列，而采用直接在直接序列扩谱中得伪随机序列对发射脉冲进行编码调制。脉冲产生器可编程时延控制时钟数据/语音基带处理伪码产生器（a）-13-超宽带无线通信RAKE接收机研究乘法器脉冲产生器可编程时延时钟伪码产生器基带处理累计积分采集保持数据/语音同步跟踪控制(b)图2典型超宽带收发信机功能框图（PPM调制）（a）发信机框图（b）收信机框图一、超宽带通信的原理根据香浓公式(C．E．Shannon)，

7、通信系统的信道容量为C=Blog2(1+S/N)其中B为信道的宽度(Hz)，S为信号的平均功率(W)，N为噪声的平均功率。此式说明：在高斯信道中当传输系统的信噪比S／N下降时，可用增加系统传输带宽B的办法来保持信道容量C不变，以实现信道内无差错通信。从通信技术的发展来看正是一步步由点频通信到跳频通信，到扩频通信，再发展到超宽带通信的。扩频通信系统的带宽比常规通信体制大几百甚至几千倍。与超宽带脉冲通信相比，扩频通信又是一种窄带通信体制，所以超宽带脉冲通信比扩频通信的信道容量更大。香浓还指出，在高斯噪声干扰下，有限平均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信

8、号是具有白噪声统计特性的信号，这是由于高斯白噪声理想的自相关特性N02δτ决定的