超宽带无线通信技术及应用

超宽带无线通信技术及应用毕业设计（论文）专业 ___________ 无线电技术

班次11613 ____________________

姓名 ___________ 曾麒麟

指导老师 ________ 杨新明

成都工业学院

二0 一四年

超宽带无线通信技术及主要应用

摘要：相对有线通信，无线通信最大的优点在于其可移动性。但是，却要面对恶劣的无线通信环境和有限的频谱资源的挑战。与此同时，人们对无线通信系统的要求在不断地提高，希望其能提供更高的数据传输速率。在这样的背景下, 超宽带技术引起了人们的重视，已逐渐成为无线通信领域研究开发的一个热点。超宽带的核心是冲激无线电技术，其带宽大于目前所有通信技术的带宽，且抗干扰性能强、传输速率髙、系统容量大、功耗低等优点，满足10m之内的无线个人局域网。本文介绍了超宽带无线通信技术（UWB）的发展背景，并对脉冲信号波形的产生、调制技术进行了分析讨论，以及对UWB接收机技术、多址技术等方面进行了论述。本文仅对UWB技术在无线个人局域网和军用中的应用进行了论述，以及提出了UWB技术的不足之处和解决方案，最后对UWB技术的开发和发展前景作了展望。

［关键词］超宽带无线通信技术；无线个人局域网；多址技术；脉冲调制

成都工业学院

通信工程系毕业设计论文

目录

前言 0

第1章绪论 (1)

第2章UWB技术简介 (3)

2.1超宽带无线技术的背景 (3)

2.2超宽带无线技术的概念 (4)

2.3超宽带无线技术的主要特点 (5)

2.4超宽带与其他近距离无线通信技术的比较 (6)

2.5超宽带系统对其它系统的干扰 (8)

第3章超宽带技术的关键技术 (9)

3.1超快带系统的基本模型 (9)

3.2脉冲成形技术 (9)

3.2.1超宽带系统对脉冲波形的要求 (10)

3.2.2 高斯脉冲的时域波形 (10)

3.2.3高斯脉冲的频谱特性 (12)

3.2.4形成因子〉对高斯脉冲的影响 (14)

3.3超宽带脉冲调制技术 (15)

3.3.1脉冲位置调制（PPM (16)

3.3.2脉冲幅度调制（PAM (16)

3.3.3多频带脉冲调制 (17)

3.4超宽带系统多址技术 (17)

3.4.1............................................................................................ TH-PPM 多址方

式18

3.4.2D S-CDMA 多址方式 (19)

3.4.3P CTH超宽带多址技术 (20)

3.4.4几种多址技术的比较 (20)

第4章超宽带接收机关键技术 (22)

4.1RAKE 接收机 (22)

4.2多径分集接收策略和多径合并策略 (23)

4.2.1多径分集接收策略 (23)

4.2.2多径合并策略 (24)

4.3 定时同步技术 (24)

4.4信道估计技术 (25)

第5章UWB技术的标准化进程及其应用 (26)

5.1UWB信号的频谱管理 (26)

5.1.1规范UWB言号频谱的必要性 (26)

5.1.2F CC关于UWB言号频谱的规范 (26)

5.2超宽带技术的应用 (27)

5.2.1超宽带技术在高速无线网络中的应用 (28)

5.2.2超宽带技术在军事方面的应用 (29)

5.3超宽带技术的不足与改进 (29)

6.1超宽带天线的发展 (30)

6.2超宽带芯片设计 (30)

6.3超宽带商用产品的开发 (31)

6.4 超宽带技术的发展与应用前景. (31)

结语 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

成都工业学院

文

超宽带无线通信技术(UWB是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。UW 方式占用带宽非常宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。在与其他系统共存时，不仅难产生干扰，而且还有抗其他系统干扰的优点。

由于UWB系统发射功率频谱密度非常低，因而被截获的概率很小，被检测的概率也很低，与窄带系统相比，有较好的电磁兼容和频谱利用率。UWBg出的

脉冲电波直接按照0或1发送出去，由于只在需要时发送脉冲电波，因而大大减小了耗电量。

UWB 技术之所以成为无线通信领域关注的热点之一，是由于用户需求和UWB 技术的性能特点共同决定的。在基于脉冲的UW系统中，采用RAKE接收机合并多径信号能量并进行相干检测；信道估计问题即估计多径信号的到达时间和幅度；多址方式允许许多用户同时共享有限的频谱资源。需要分配有效信道给多个用户以获得高系统容量，对于高质量的通信，这一点必须做到，并且必须保证不导致系统性能的降低。最常见的TH-PPM多址技术和DS-CDM多址技术等，是进行用户分离的最佳多址技术。

UWB 接收机的研究与开发需要解决如下的关键技术：

1、接收机技术UWB脉冲信号具有天然的多径分辨能力，因此可以采用RAKE 接收技术对抗多径信道引起的时间弥散。

2、同步技术没有精确的同步算法就不能对传送的数据进行可靠的接收。

3、信道技术为了保证系统传输可靠性和功率效率。

2002 年2月，美国联邦通信委员会(FCC)批准限用于军用雷达的超宽带技术可用于民用产品上，同年4月，批准将3.1GHz和10.6GHz之间的免授权频段分配给UWB使用。自此，此技术开始引起业界广泛关注。UW在公共安全、军事效能、航空安全、医疗应用以及消费类产品与服务等诸多领域具有独特的应用价值和广阔的市场前景。

随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展，人们与信息网络已经密不可分，人们对实现高速率、高质量无线多媒体业务的需求越来越迫切，便携式电子设备与因特网之间的短距离高速无线通信已成为未来通信技术的重要发展趋势之一。

UWB 的主要特点是传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低等，有可能解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。