超宽带通信中的波形设计研究

本文研究了超宽带通信中几种典型脉冲波形的设计方法,对各种方法的优缺点进行了比较分析,对超宽带系统脉冲波形的研究具有一定参考意义。     

超宽带无线通信正交脉冲波形的正交化设计

基于幂函数的带枝Schmidt正交化，给出一类可用于多元调制超宽带（UWB）无线通信系统的正交脉冲波形。这类正交脉冲波形克服了Hermite正交脉冲波形持续时间长短不一致的缺点，且有比Hermite正变脉冲波形频谱利用率高的特点。还从时域和频域分析了这类正交脉冲波形的特性。     

一种超宽带脉冲的设计新方法

以最大限度地接近FCC（联邦通信委员会）辐射掩蔽要求为目标,以具有不同波形形成因子、不同阶次的高斯脉冲导函数为基函数、利用遗传算法来优化权重系数向量,提出基于遗传算法优化权向量的高斯导函数线性组合的超宽带（ultra-wideband,UWB）脉冲设计。以FCC对UWB系统室内辐射功率的限制进行实验,结果表明,与二阶高斯微分脉冲、随机组合脉冲相比,基于遗传算法的组合脉冲能够较好地满足FCC制定的室内辐射掩蔽标准,同时减小了误码率。     

认知超宽带无线电脉冲波形设计算法

超宽带和认知无线电技术是当今世界研究的热点。本文通过介绍超宽带和认知无线电的基本知识,从各自特点出发,将其优势结合形成认知无线电技术。并从CUWB系统自适应频谱环境和兼容FCC频谱模板的角度出发,为了能满足CUWB系统频谱模板的要求,提出了CUWB自适应脉冲波形的算法;以提高系统的频谱利用率为目标,采用了基于高斯导函数脉冲产生组合波形的方法。实验结果表明：自适应脉冲能适应模板的动态变化,而高斯脉冲有较好的频谱利用率。     

超宽带信号模型的仿真研究

描述了超宽带信号的原理,讨论了几种用于产生超宽带脉冲信号的波形,分析了脉冲位置调制的特性,介绍了超宽带信号仿真原理,并在时域上实现了对超宽带脉冲信号的仿真.     

基于正交小波的新型超宽带脉冲波形构造方法

在基于窄脉冲的超宽带（UWB）系统中，所有用户使用相同的发射脉冲，使得多用户干扰非常大，进而恶化了系统的误码率。为了降低多用户干扰的影响，提出了一种新型的基于正交小波的脉冲波形构造方法——组合波形，并且将这种波形连同跳时序列一起应用到多用户系统中。文中以基于Meyer正交小波的组合波形为例，在TH-BPSK系统中从理论和仿真两方面分析了该方法。结果表明组合波形能够有效地减小多用户干扰并可以实现自适应频谱包络。     

基于自适应脉冲形成因子的超宽带脉冲波形设计

针对各国不同的超宽带(ultra wide band,UWB)辐射掩蔽要求和传统脉冲设计方法的功率谱利用率低等问题,提出一种自适应脉冲形成因子的UWB脉冲波形设计方法。通过分析各阶高斯导脉冲函数特征选取前十一阶高斯导脉冲函数作为基函数,根据辐射掩蔽标准自适应的计算出各阶高斯导脉冲函数的脉冲形成因子。以最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)为准则,采用迭代算法选取权重系数,并对其进行线性组合,以达到最优化脉冲波形的目的。仿真结果表明,所设计的脉冲功率谱最大限度的逼近美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)规定的辐射掩蔽标准,标准化有效信号辐射功率(normalized effective signal radiated power,NESP)为95. 23%,比传统最小二乘法(least squares method,LSE)频谱利用率高,且适用性强。     

脉冲波形对超宽带系统性能的影响

推导了TH-BPSK方式下超宽带系统的误码率与多址性能,研究了脉冲波形对系统性能的影响,分析比较了4种脉冲在AWGN信道下使用TH-BPSK调制方式时的误码率与多址性能,其中两种波形符合FCC的频谱规划要求,另两种波形不符合FCC的要求。结果表明符合FCC频谱要求的脉冲性能优于不符合FCC频谱要求的脉冲,FCC对UWB系统的限制反而有利于系统性能的改善。     

超宽带单极子天线脉冲传输特性的分析

以超宽带单极子天线为对象,提出一种实验测量结合数值模拟的简便方法,并将其推广用于脉冲体制超宽带通信系统的设计与性能分析,测量天线系统在特定频段上的频域传输幅度和相位特性并将其转换成时域传输特性.然后利用实验数据,结合数值仿真,分析了几种脉冲信号在系统中的传输特性.接着通过比较系统采用不同收发天线对情况下的传输特性,探讨了超宽带天线的性能评估和选择.实验与仿真结果表明,这种方法对脉冲信号的波形设计、超宽带天线的性能评估与优选具有良好的效果.     

基于小波的优化组合认知超宽带波形设计方法

研究了认知超宽带(CUWB)脉冲波形设计问题,提出了一种基于Morlet小波的优化组合CUWB波形设计方法。在分析Morlet小波时频特性的基础上,制定了该方法的设计实现步骤。首先由"二分法"获得符合FCC频率掩模要求的小波伸缩因子选值区间,其次通过设计可编程逻辑语言来寻找最优组合权值,获得高频谱效率的UWB脉冲波形。综合考虑认知用户检测到的授权用户频段,设计阻带滤波器进行窄带干扰抑制,将UWB脉冲波形通过滤波器后可得CUWB脉冲波形。仿真实验表明:该方法易于实现和操作,设计波形具有良好的自相关性和高频谱利用率,方法为CUWB的波形设计问题研究提供了一种新的思路。     

基于小波的优化组合认知超宽带波形设计方法

研究了认知超宽带(CUWB)脉冲波形设计问题,提出了一种基于Morlet小波的优化组合CUWB波形设计方法。在分析Morlet小波时频特性的基础上,制定了该方法的设计实现步骤。首先由“二分法”获得符合FCC频率掩模要求的小波伸缩因子选值区间,其次通过设计可编程逻辑语言来寻找最优组合权值,获得高频谱效率的UWB脉冲波形。综合考虑认知用户检测到的授权用户频段,设计阻带滤波器进行窄带干扰抑制,将UWB脉冲波形通过滤波器后可得CUWB脉冲波形。仿真实验表明:该方法易于实现和操作,设计波形具有良好的自相关性和高频谱利用率,方法为CUWB的波形设计问题研究提供了一种新的思路。     

基于多频带APSWFs组合的超宽带脉冲波形设计

在满足联邦通信委员会（FCC）频谱限制的基础上,为了避免超宽带系统对现有窄带无线系统的干扰,利用APSWF函数的特性,提出了一种基于多频带的近似回转椭球波函数（APSWFs）基的利用最小均方误差（LSE）准则线性组合来设计超宽带脉冲波形的算法．仿真表明,设计的脉冲功率谱不仅符合FCC频率掩模的约束要求,而且有较高的频谱利用率．     

超宽带脉冲检测电路的设计

接收机的设计是实现超宽带通信系统的关键,由于超宽带脉冲具有持续时间短、重复频率高等特点,因此脉冲检测技术成为超宽带接收机设计中的关键技术之一。设计了一种结构简单、性能可靠的超宽带脉冲检测电路,详细分析了其工作原理并以软件仿真证明了电路的可行性。     

UWB通信系统的信号设计与分析

首先简略介绍了超宽带(UWB)信号及其基本特征，然后较为详细地阐述了UWB信号的设计与选取，其中重点讨论了单周期脉冲波形和TH-PPM信号并给出了仿真分析结果，最后分析了UWB系统的接收信号处理。     

基于频率采样的超宽带脉冲信号设计方法

提出一种新的超宽带脉冲波形的设计方法,通过在频率域进行多点采样,将超宽带信号设计成适合多址接人的ns级极窄脉冲,同时符合FCC频谱模板对功率的限制.能充分利用频谱模板,并给出脉冲波形具体数学解析式,修改频域采样点数目及幅度值参数能够进一步提高频谱利用率.减少了与其他无线窄带系统的相互干扰,提高了UWB通信系统的性能.方法灵活有效,适用于不同的频谱模板.在理论分析的基础上对方法进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于最优化方法的超宽带通信信号设计

超宽带无线通信是指采用了一种相对中心频率而具有较大带宽的信号（通常指分数带宽大于25%的信号）来传输信息的通信方式.在充分考虑超宽带信号在自由空间和密集多径环境中传输特性的基础上,基于最优化方法分析了二元情况下的超宽带通信信号的设计思想,并给出了归一化平方Euclidean距离、误码率与时移参数关系的仿真结果.     

两种宽缝超宽带天线的脉冲波形保真度比较

设计了两种小型宽缝结构超宽带天线,一种采用接地CPW馈电方式,另一种采用带状线馈电方式.结果表明这两种天线都有较宽的阻抗带宽.分析了两种天线的特性参数,并比较两种天线的增益和辐射特性,给出两种天线在远区场的脉冲波形比较,并得出不同天线结构对脉冲波形的保真度的影响,这对实际超宽带脉冲天线的设计与应用意义重大.     

一种新的超宽带脉冲设计方法与性能分析

讨论了基于粒子群算法设计的超宽带脉冲,对设计脉冲的UWB系统性能进行了分析.依据FCC辐射掩蔽,对一组正弦高斯函数进行加权组合,通过粒子群优化算法选取组合系数得到新脉冲,对采用设计脉冲的系统性能分别从单链路误码率、多址性能、链路预算3个方面进行仿真比较.结果表明:与Schlotz脉冲、随机组合脉冲相比,基于粒子群算法设计的脉冲具有更好的误码性能和传输性能.     

基于FCC辐射遮蔽限制的超宽带脉冲设计算法

研究了基于美国联邦通信委员会(FCC)辐射遮蔽限制的超宽带无线通信系统脉冲设计方法.以具有不同脉冲形状因子的Rayleigh脉冲为基函数,提出对Rayleigh脉冲的各阶导数进行加权迭代组合的超宽带(UWB)脉冲设计方法.对采用迭代组合脉冲和传统高斯二阶微分脉冲的2PPM-TH(跳时脉冲位置调制)通信系统在高斯信道下的单链路误比特率(BER)、多址、多径等方面性能进行了仿真比较,验证了所提出的迭代组合脉冲在功率谱密度方面能更好地满足FCC辐射遮蔽的要求,在单链路及多址性能方面优于传统的高斯二阶微分脉冲.