脉冲无线电技术

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1、脉冲无线电技术脉冲无线电技术王婷婷陈雁摘要：脉冲无线电是一种超宽频（UWB）的扩频（SS）信号传输方式。它所具有的属性使它成为在高密度多信道环境下近程通信的可行候选方式。连续时间脉冲无线电多址联接模型利用脉冲位置调制（pulsepositionmodulation）和随机跳时代码（randomtime-hoppingcode）以减轻多路径效应及抑制多用户之间的干扰。本文使用目前已有的脉冲信号技术可支持的调制格式来描述脉冲无线电的特征，并解析估计它在理想多址联接信道（MAC）条件下多址联接的能力。关键词：脉冲无线电、扩频多址联接、时跳、超宽带无线电、脉冲位置调制、脉冲正交调制、伪随机序列l导言

2、：利用超短脉冲来传播数字信息的想法最早提出于1992年，并被称为脉冲无线电（ImpulseRadio）。它的实现依赖于脉冲位置调制（Plus-PositionModulation）和时间分集（timediversity）。而时间分集通过依照一随机代码多次（≥1000）重复同一码元获得，而这又使脉冲无线电具有很高的处理增益。现在，脉冲无线电已进入多用户通信的研究领域，即所说的脉冲无线电多址联接（impulseradiomultiple-access，IRMA）。它以异步用户传输和依赖于能量控制的统计多用户(MUI)干扰抑制为理论基础。脉冲无线电利用持续时间极短（通常为几纳秒）的基带脉冲交换信息

3、，因此它所传播的无线电能量以很小的幅度分布在很宽的频带上（从接近直流到几吉赫兹）。当这样的脉冲作用于设计恰当的天线时，在传播过程中会发生畸变。天线起到滤波器的作用，即使在自由空间，波的辐射也伴随着脉冲的分化和演变。脉冲无线电工作在几吉赫兹下的使用频率密度很高的范围中，因而必须要与各种不同的干扰信号竞争，同时也必须确保不影响在其他特定频带上工作的窄带无线电波。要满足这些要求，就必须使用扩频技术（spread-spectrumtechniques）。实现这种超宽频带低功耗循环脉冲链频谱扩展的一个简单的方法就是使用结合了在一个数据码元多个脉冲速度下的特殊脉冲位置调制的时跳。脉冲无线电有许多很吸引人

4、的优点：第一，它在基带传播，所以既不需调频也不必经过载波同步处理；第二，它消耗功率极小；第三，它能有效减轻多路径效应及抑制阻塞及多用户之间的干扰。也正是这些极具吸引力的性质，给设计带来很大挑战。比如，如此宽频带的设计考虑必然会限制辐射的功率；超精细的时间分辨度会增加同步获取时间，并且可能会需要其他相关仪器来捕获足够的信号能量；而完全的移动性会加剧多址联接网络中对功率控制的需求ImpulseRadio:HowItWorks1818脉冲无线电技术脉冲无线电大致传输过程参看图1。图1l多址联接技术l目前使用的模拟调制方式及其优缺点分析1.分类以及波函数表达在《射频通信电路》课程中，我们接触到的模拟

5、调制方式大致有以下两种：幅度调制：用调制信号控制载波幅度，使载波幅度按调制信号规律变化，即将调制波信息反映在幅度变化中。常用的有普通调幅AM、抑制载波的双边带调幅DSB、单边带调幅SSB。频率调制和相位调制：用调制信号去控制高频载波的频率为频率调制（FM），控制高频载波的相位称调相（PM）。调频和调相都表现为高频载波的瞬时相位随调制信号的变化而变化。若将音频信号表示为，载波信号表示为，则AM:FM:2.调制目的它们的共同特点是基带信号必须要调制到载波上，目的是提高天线辐射效率（无线系统中，只有当天线尺寸与波长可以比拟时才能有效辐射电磁波），并在频谱资源有限、频谱拥挤的情况下，实现较大的通信容

6、量。ImpulseRadio:HowItWorks1818脉冲无线电技术1.性能指标衡量调制解调好坏的主要性能指标有：l抗噪声抗干扰能力。由于大部分干扰都表现在幅度的变化上，比如高次谐波干扰产生的振幅上下细微抖动，又因为调幅波所携带的信息反映在幅度上，调频波是等幅的，只需在最后加一个限幅滤波器即可滤除振幅上的干扰，因此，调频波的抗干扰能力比调幅波强。l调制方式的频带利用效率（频率有效性）调幅波实现的是频率的线性搬移，它的带宽有两种。AM和DSB的W＝2F，为音频信号频谱宽度的两倍，而SSB的W＝F，即为音频信号频谱宽度。而调频波是音频频谱的非线性搬移，理论上有无数对边频，带宽很大，用卡尔逊公

7、式估算为。因此，调频的频率有效性不如调幅好。l调制方式的功率有效性频谱角度看，已调波的平均功率等于各频谱分量的平均功率之和。对调频波，由于，所以其平局功率。因此，从功率有效性这个标准来衡量，调频波较调幅波是一种高效的调制方式。这是我个人对模拟调制的大致了解。在此基础上，我开始接触以下的脉冲位置调制。l连续时间脉冲无线电多址联接位置调制(PPM-IRMA)位置调制不同于振幅和频率的调制，它是将音频信号，或者说是