不同信道下的超宽带无线通信系统Simulink仿真研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一般说，Ｉ ｒ、ⅣＢ信道的特征主要体现在信道的路径损耗 和多径衰落上，因此Ｉ ｒ、ⅣＢ信道模型的建立也就从两个方面 考虑，即路径损耗和多径效应。多径模型通常包括的参数有： 多径到达时间，平均延迟扩展，最大延迟扩展，平均多径强 度模型，各径幅度特性，信道时变特性，信道的线性或非线 性作用造成的扭曲等。为评估各种超宽带通信实现方案的性 能以及标准化工作，通常需要根据其工作环境建立一个比较 精确的信道模型。
给出了发射，信道、接收三个部分的仿真波形，实现了在高斯白噪声信道下点对点的通信，并表
征了ＴＨ．ＰＰＭ和ＴＨ．ＰＡＭ两种调制方式．仿真结果表明：该模型能够很好地反映ｕｗＢ信道的特
征参数，可用于ｕｗＢ的物理信道的研究分析，方便地用在ｕｗＢ系统的设计研究．
关键词：超宽带；ＡｗＧＮ；多径信道；仿真
中图分类号：ＴＮ９１１．２３
’
（５）
第ｚ簇里第ｋ径的幅度为风，它服从瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）分 布，多径的平均功率服从指数分布：
其中，而是首簇首径的平均功率。 ∥２“＝∥２（Ｏ。０）ｅｘｐ（一正，ｒ）ｅｘｐ（一ｆＩ，，五）
（６）
Ｓ．ｖ模型的特点是考虑了多径的簇效应，它认为多径的
到达时间并不是完全随机的，而是成簇出现的，并且认为多
图２ ＴＨ．ＩｎⅣＢ通信系统模型的ｓｉＩｌｌｕＨｎｌ【仿真
（４）ＴＨ．ＰＡＭ调制波形
万方数据
（５）ＴＨ—ＰＰＭ调制后接收信号波形 图３仿真波形 ·２７１１·
（６ｙｍ—ＰＰＭ解调与原调制信号波形
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
系统仿真学报
ＶｂＩ．２０№．１０
Ｍａｙ＇２００８
３多径信道下的仿真
ＩｎⅣＢ技术具有极高的时间分辨率，使得不同路径到达 的信号能够分集接收。
信道模型的准确与否直接关系着信号接收的准确程度， 仿真分以下几步进行：
（１）根据信道带宽选取多径分辨率ｆ，和系统的抽样率工； （２）根据信道的类别，选择信道模型参数 Ａ、厶ｒ、弘吓ｃｒ２、吒； （３）根据７；和气．，的分布分别得到巧和气．ｊ＇并且对互、 瓦，进行归一化（分辨率）处理；
（４）根据＾，的分布得到仇．ｊ的值； （５）计算以，的大小； （６）根据玉、屈．；的分布得到￡、屈．，的值，进而计算 ％．。的大小：％．，＝风．，￡厦∥
径的能量和幅度分布分别服从于双指数分布和Ｒａｙｌｅｉｇｈ分 布。８０２．１５工作组所建议的超宽带室内信道模型保留了Ｓ．Ｖ
模型中多径成簇出现以及能量服从于双指数分布的特点，但 根据实际的测量数据对多径的幅度作了修正，认为对数正态
分布比Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布能更好地拟合了实验数据。 ８０２．１５工作组所建议的超宽带室内多径信道模型可以
表示为睁】：
＾（ｆ）＝∑∑口“占（ｆ一瓦一ｑ．．）
（７）
Ｊ－０ｔ－０
式中，％。为多径的衰减系数；正为第ｆ簇的时延：气．。表 示以Ｚ为基准，第ｆ簇的第ｋ个多径分量的时延。
２ ＵＷＢ系统建模及仿真
根据上述系统模型，在ＳｉｍｕｌｉＩｌｌ【仿真环境下建立ＵｗＢ 无线通信系统仿真模型。本文中的无载波ＵｗＢ通信是通过 跳时（ＴＨ）扩频实现多址、采用ＰＰＭ或ＰＡＭ方式实现传 输信息的。在仿真过程中选择高斯脉冲的二阶导数作为脉冲 波形。因为在超宽带技术发展之初，使用超宽带脉冲发生器 最容易产生的信号就是类似于高斯脉冲的信号。另一个使用 高斯脉冲信号的原因是为了分析的简便。
在分析ＡｗＧＮ信道时发现其最佳接收的结构相对简 单，接收机的主要任务是从Ｍ个波形中选择一个与接收信 号最匹配的波形。如果考虑发射机和接收机之间的多径，那 么信道模型和接收机结构都会变得复杂。首先，信道模型中 必须体现信道的时变特性；其次，由于失真的存在。接收信
号与发送波形之间的相似性更差。在室内传输情况下尤其如 此，因为此时传播受到许多干扰物体的影响。多径的存在会 严重影响接收机的性能，但是，如果接收机已知多径信道的 详细特性，就来自百度文库以想办法减小其影响。
在调制器中，用待发送的数据对这一系列的脉冲进行脉冲位
置调制（ＰＰＭ）或脉冲振幅调制（ＰＡＭ）并经由射频滤波器
将这一系列载有发送信息的脉冲发送出去，无需对载波进行
调制，无载波ｕｗＢ通信中，常采用跳时（ＴＨ）或直接序列
扩频（ＤＳＳＳ）的多址方案。如典型的ＴＨ．ＰＰＭ信号，可表
示为‘２ｔ５】：
Ｊ耻’（ｆ）＝∑ｗ（卜珥一ｃ夥一嘲‘‰）
“＋１１，抖．一１
％（ｆ）２∑彬（卜珥一∥’Ｉ）
（４）
ｉ＝｜Ｎ．
因此，在Ｕ、ｖＢ信号解调后，ＰＰＭ的解调模板信号波形
与原调制波形一致，只是产生了对原调制信号的移位。同样，
ＰＡＭ的解调模板信号波形只是与原调制信号的幅度不同。当
检测到ＩｎⅣＢ信号，本地导频产生器模块和捕获模块就开始
运行，基于本地导频与接收到信号的相关算法，捕获模块开
Ａｂｓｔｍｃｔ：Ｔｗｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ＡＷＧＮ ｃｈ加ｎｅｌ ａｎｄ ｍＥＥ ８０２．１５．３ａ ｃｈ锄ｎｅｌ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｔｍｃｔｅｄ觚ｄ ｔｈｒｅｅ
ｂｎｄｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｖｅｓ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎ ｌａｕｎｃｈｅｒ，ｃｈ柚ｎｅｌ，ｒｅｃｅｉＶｅｒ ｗｅｒｅ百Ｖｅｎ，咖即历ｆ．幻中Ｄ断ｆ ｃｏｍｍ”Ｈｆｃ口ｆ幻ｎ历ＡｗＧⅣ ｃ蛔，ｌ，ｌ“巧７Ⅳ一ＰＰＭ ｄ删刀ｒ彳．融Ｍ ｗ彤ｓ｜ＩｌＤｗｄ １１１ｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔＩｌｅ ｍｏｄｅｌ口ｅｎｅｃｔｓ ｗｅｌｌ ｔｏ ｍｅ ｍｅａＳｕｒｅＩｄ
万方数据
·２７１０·
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
朱静，等：不同信道下的超宽带无线通信系统ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真研究
、，０１．２０№．１０
Ｍａｙ＇２００８
高斯脉冲信号的表达式为：
加）＿赤强ｐ（寿）
（８）
其中，仃是表示形状的参数，和脉冲宽度有关。
则高斯脉冲的二阶导数形式为：
删＝尘铲＝击（鲁一）ｅｘｐ（吾） （９）
信网仿真与研究；杨晓静（１９６３．）女。浙江人，副教授．研究方向为通
信与信息对抗。
１．２接收部分 在接收端，天线收集到由多径衰落信道传来的ＵｗＢ信
万方数据
·２７０９·
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
系统仿真学报
ＶｏＩ．２０№．１０
Ｍａｙ，２００８
号，经低噪声放大器将信号能量放大后通过匹配滤波或相关
接收机处理，再经高增益门限电路恢复原来的信息。同步技
术和信道估计技术是Ｉ ｒ、ⅣＢ系统接收机中重要的关键技术。
本文中的接收机算法包括信号检测、伪随机跳时序列捕获和
数据同步等的算法。。
ｕ、ⅣＢ接收信号的检测是通过将接收信号与ｕｗＢ的信
号“模板”进行卷积来实现的ｆ３】。
设％（ｆ）为一个比特持续时间内信号波形。
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
系统仿真学报＠ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ ＳｉｍｕＩａｔｉｏｎ
ｖ０１．２０Ｎｏ．１０ Ｍａｙ’２００８
不同信道下的超宽带无线通信系统Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真研究
朱静，杨晓静
（解放军电子工程学院，安徽合肥２３００３７）
摘要：建立了无多径ＡｗＧＮ信道、ＩＥＥＥ ８０２．１５．３ａ多径信道下的两种ｕｗＢ通信系统仿真模型，
（１）
，
其中Ｊ让’（ｆ）为第七个用户的信号，它是由单周期脉冲ｗ（ｆ）组
成的脉冲序列，ｊ是发射脉冲个数，Ｌ为脉冲重复时间，
｛ｃ≯’｝为第七个用户的跳时序列，￡为码片时间，｛ｄｒ’Ｊ为 第七个用户的要发送的数据序列，Ｉ，，Ｍ Ｉ是调制脉冲ｊ的 系数，１．Ｉ表示取整，Ⅳ。为每个符号包括的脉冲数，万为数
据符号为１时的时间偏移量。
１超宽带无线传输系统的构成
ｕｗＢ无线传输系统的基本模型由发射部分、无线信道 和接收部分组成。如图ｌ所示。
１．１发射部分
ＵｗＢ通信的方式为无载波脉冲方案，首先由脉冲重复
图ｌ ＵｗＢ无线传输系统的基本模型
收藕日期·２００７一０１．３０
修回日期·２００７一０３．２４
作者简介－朱静（１９８３．）女，江苏扬州人。硕士生，研究方向为军事通
文献标识码：Ａ
文章编号Ｉ １００４．７３ｌｘ（２００８）１０．２７０９一０４
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ
ｏｆ ＵＷＢ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌｓ
ｚＨＵ Ｊｉｎｇ，Ｗ州Ｇ ｘｔ∞．ｊ诫ｇ
（口ｃｃ廿０ｎｉｃ Ｅｎｇｉｎ∞ｒｉｎｇ Ｉｎｓ廿ｔＩｌｔｃ ｏｆ ＰＬＡ，Ｈｅｆｃｉ ２３００３７，Ｃｈ．Ⅱｍ）
％％（（ｆｆ））２２“∑＋１箩Ⅳ‘（ｆⅣ－乃（ｆ一一ｃ乃；一‘ｃ’托ｔ））
（２）
，－ｆⅣ．
（１）ＰＰＭ解调模板信号表达式为：
Ｋ。（ｆ）＝Ⅳ（ｆ）一ｗ（ｆ—Ｊ）＝∑ｌ，ｏ—Ｊ０一ｃ：１’ｔ—ｆ１） （３）
ｌ·讯。
这个“模板”信号是由信息“０”的脉冲波形与信息“１”的脉
冲波形的差得到。
（２）队Ｍ解调模板信号表达式为：
Ｚ——第ｆ簇首径的到达时间；
瓦。——第Ｚ簇里的第ｋ条多径相对于第ｌ径的延迟； ＾——簇的到达速率；
Ａ．．一多径的到达速率。
显然有靠：＝正。
（１）多径的到达时间
簇到达时间和多径到达时间的分布为：
ｐ（正ｌ正一１）＝Ａｅｘｐ卜Ａ（互一五．１）】， ｚ＞Ｏ， ｐ（吒．，ｌ“七一１），ｆ）＝五ｅｘｐ［一名（ｆ（七一１），ｚ）】，七＞ｏ （２）多径的功率分布（双指数分布）
从信道冲激响应的仿真结果来看，修正的Ｓ．Ｖ信道模型 能够很好地反映ｕｗＢ信道的特征参数，因此该模型可以用 在Ｉ ｒ、ⅣＢ系统的研究中，用来仿真小ＶＢ物理信道，以评价 系统的性能。
ｓ．Ｖ模型使用两个泊松（Ｐｏｉｓｓｏｎ）过程（双指数模型），第 一个泊松过程用于描述每一簇第一径的到达时间，第二个泊 松过程用于描述簇内各路径的到达时间。定义【习：
采取ＴＨ．ＰＰＭ和ＴＨ—ＰＡＭ两种调制方式，在ＡｗＧＮ信 道下进行仿真，能满足超宽带通信的要求。系统模型如图２ 所示。
在仿真过程中，调用了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的Ｓ．函数，利用其 模块使动态系统模型实现输入至输出的完好通信。
ＡｗＧＮ信道就是指在接收有用的信号过程中，通过ＡｗＧＮ 信道后，接收到的信号被加入了加性高斯白噪声的干扰。 ＡｗＧＮ信道用信道增益和信道时延两个参数表征，在接收 端表现为ＡｗＧＮ热噪声
ｒｅｓｕｌｔｓ ０ｆ ＵｗＢ ｃｈａｌｌｎｅｌ卸ｄ ｉｔ ｃ卸ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｔｌｅ ｐａ础嘶炮ｒｓ ｏｆ ｍｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａＩｌｎｅｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｕｌ仃ａ—ｗｉｄｅｂ锄ｄ（ＵｗＢ）；ＡＷＧＮ；Ｍｕｌ石一ｐａｔｈ Ｃｈ卸ｎｅｌ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
引言
始对跳时序列进行捕获，这样做的目的就是使得本地导频产
生器能够产生与跳时序列同步的ＵｗＢ信号。如果接收机捕
获到了ＰＮ序列，接收机就可以产生模板信号用以解调数据。
１．３无线信道
无线信道是Ｉ ｒ、ｖＢ无线传输系统的重要组成部分。由于
ＩＭＢ系统的频段很宽，其信道特性不同于一般的无线衰落信
道。对于ＩｎｖＢ宽带脉冲信号，ＵＷＢ可分离的不同多径到达 时间之差可短至纳秒级，而且经信道传输时散射现象比较强 烈，多径分量呈现成簇到达的特征，多径幅度分布在室内无 线环境下更接近对数高斯分布【３】。研究无线信道的特性对于 设计高性能的通信系统是至关重要的一步。
频率发生器控制脉冲发生器，产生一系列的冲激脉冲，然后
无线通信系统的性能主要受到传输信道的影响，不同于 传统的窄带和宽带信号，超宽带信号的传播具有独特的特 征。超宽带（ｕｗＢ：ｕｌｔｒａ．ｗｉｄｅｂａｎｄ）技术是一种利用纳秒 级极窄脉冲发送信息的技术，因其具有高速数据传输率，抗 干扰、低截获率，低检测率等优异的特性，被广泛应用于军 事和民用的多个领域【Ｊ】。
在已有的超宽带仿真的文献中，仅出现过点对点的超宽 带通信的仿真和超宽带信道的建模与仿真，不同信道下超宽 带无线通信系统的仿真研究尚未公开报道。
本文采用Ｍ枷，ＡＢ中ｓｉｍｕｌｉＴｌｌ【软件包作为仿真工具，
对不同信道下的超宽带无线通信系统进行仿真研究，建立了 ＩｍｒＢ系统的发射、接收和信道模型，并对不同信道下的超 宽带无线通信系统进行仿真研究，该研究对设计高性能的超 宽带无线通信系统有着重要作用。
本文主要是在ＡｗＧＮ信道下采取ＴＨ．ＰＰＭ和ＴＨ．ＰＡＭ 两种主要的调制方式对Ｉ ｒ、ⅣＢ通信系统进行仿真，仿真波形 如图３所示。
从图３看出解调后本地导频产生器（模板）产生与跳时 序列同步的Ｉ ｒ、ⅣＢ信号。仿真结果表明，该仿真模型可以实 现二进制序列产生、跳时调制、信号检测与同步以及数据解 调等功能，实现了ＵｗＢ系统通信。
给出了发射，信道、接收三个部分的仿真波形，实现了在高斯白噪声信道下点对点的通信，并表
征了ＴＨ．ＰＰＭ和ＴＨ．ＰＡＭ两种调制方式．仿真结果表明：该模型能够很好地反映ｕｗＢ信道的特
征参数，可用于ｕｗＢ的物理信道的研究分析，方便地用在ｕｗＢ系统的设计研究．
关键词：超宽带；ＡｗＧＮ；多径信道；仿真
中图分类号：ＴＮ９１１．２３
’
（５）
第ｚ簇里第ｋ径的幅度为风，它服从瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）分 布，多径的平均功率服从指数分布：
其中，而是首簇首径的平均功率。 ∥２“＝∥２（Ｏ。０）ｅｘｐ（一正，ｒ）ｅｘｐ（一ｆＩ，，五）
（６）
Ｓ．ｖ模型的特点是考虑了多径的簇效应，它认为多径的
到达时间并不是完全随机的，而是成簇出现的，并且认为多
图２ ＴＨ．ＩｎⅣＢ通信系统模型的ｓｉＩｌｌｕＨｎｌ【仿真
（４）ＴＨ．ＰＡＭ调制波形
万方数据
（５）ＴＨ—ＰＰＭ调制后接收信号波形 图３仿真波形 ·２７１１·
（６ｙｍ—ＰＰＭ解调与原调制信号波形
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
系统仿真学报
ＶｂＩ．２０№．１０
Ｍａｙ＇２００８
３多径信道下的仿真
ＩｎⅣＢ技术具有极高的时间分辨率，使得不同路径到达 的信号能够分集接收。
信道模型的准确与否直接关系着信号接收的准确程度， 仿真分以下几步进行：
（１）根据信道带宽选取多径分辨率ｆ，和系统的抽样率工； （２）根据信道的类别，选择信道模型参数 Ａ、厶ｒ、弘吓ｃｒ２、吒； （３）根据７；和气．，的分布分别得到巧和气．ｊ＇并且对互、 瓦，进行归一化（分辨率）处理；
（４）根据＾，的分布得到仇．ｊ的值； （５）计算以，的大小； （６）根据玉、屈．；的分布得到￡、屈．，的值，进而计算 ％．。的大小：％．，＝风．，￡厦∥
径的能量和幅度分布分别服从于双指数分布和Ｒａｙｌｅｉｇｈ分 布。８０２．１５工作组所建议的超宽带室内信道模型保留了Ｓ．Ｖ
模型中多径成簇出现以及能量服从于双指数分布的特点，但 根据实际的测量数据对多径的幅度作了修正，认为对数正态
分布比Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布能更好地拟合了实验数据。 ８０２．１５工作组所建议的超宽带室内多径信道模型可以
表示为睁】：
＾（ｆ）＝∑∑口“占（ｆ一瓦一ｑ．．）
（７）
Ｊ－０ｔ－０
式中，％。为多径的衰减系数；正为第ｆ簇的时延：气．。表 示以Ｚ为基准，第ｆ簇的第ｋ个多径分量的时延。
２ ＵＷＢ系统建模及仿真
根据上述系统模型，在ＳｉｍｕｌｉＩｌｌ【仿真环境下建立ＵｗＢ 无线通信系统仿真模型。本文中的无载波ＵｗＢ通信是通过 跳时（ＴＨ）扩频实现多址、采用ＰＰＭ或ＰＡＭ方式实现传 输信息的。在仿真过程中选择高斯脉冲的二阶导数作为脉冲 波形。因为在超宽带技术发展之初，使用超宽带脉冲发生器 最容易产生的信号就是类似于高斯脉冲的信号。另一个使用 高斯脉冲信号的原因是为了分析的简便。
在分析ＡｗＧＮ信道时发现其最佳接收的结构相对简 单，接收机的主要任务是从Ｍ个波形中选择一个与接收信 号最匹配的波形。如果考虑发射机和接收机之间的多径，那 么信道模型和接收机结构都会变得复杂。首先，信道模型中 必须体现信道的时变特性；其次，由于失真的存在。接收信
号与发送波形之间的相似性更差。在室内传输情况下尤其如 此，因为此时传播受到许多干扰物体的影响。多径的存在会 严重影响接收机的性能，但是，如果接收机已知多径信道的 详细特性，就来自百度文库以想办法减小其影响。
在调制器中，用待发送的数据对这一系列的脉冲进行脉冲位
置调制（ＰＰＭ）或脉冲振幅调制（ＰＡＭ）并经由射频滤波器
将这一系列载有发送信息的脉冲发送出去，无需对载波进行
调制，无载波ｕｗＢ通信中，常采用跳时（ＴＨ）或直接序列
扩频（ＤＳＳＳ）的多址方案。如典型的ＴＨ．ＰＰＭ信号，可表
示为‘２ｔ５】：
Ｊ耻’（ｆ）＝∑ｗ（卜珥一ｃ夥一嘲‘‰）
“＋１１，抖．一１
％（ｆ）２∑彬（卜珥一∥’Ｉ）
（４）
ｉ＝｜Ｎ．
因此，在Ｕ、ｖＢ信号解调后，ＰＰＭ的解调模板信号波形
与原调制波形一致，只是产生了对原调制信号的移位。同样，
ＰＡＭ的解调模板信号波形只是与原调制信号的幅度不同。当
检测到ＩｎⅣＢ信号，本地导频产生器模块和捕获模块就开始
运行，基于本地导频与接收到信号的相关算法，捕获模块开
Ａｂｓｔｍｃｔ：Ｔｗｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ＡＷＧＮ ｃｈ加ｎｅｌ ａｎｄ ｍＥＥ ８０２．１５．３ａ ｃｈ锄ｎｅｌ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｔｍｃｔｅｄ觚ｄ ｔｈｒｅｅ
ｂｎｄｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｖｅｓ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎ ｌａｕｎｃｈｅｒ，ｃｈ柚ｎｅｌ，ｒｅｃｅｉＶｅｒ ｗｅｒｅ百Ｖｅｎ，咖即历ｆ．幻中Ｄ断ｆ ｃｏｍｍ”Ｈｆｃ口ｆ幻ｎ历ＡｗＧⅣ ｃ蛔，ｌ，ｌ“巧７Ⅳ一ＰＰＭ ｄ删刀ｒ彳．融Ｍ ｗ彤ｓ｜ＩｌＤｗｄ １１１ｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔＩｌｅ ｍｏｄｅｌ口ｅｎｅｃｔｓ ｗｅｌｌ ｔｏ ｍｅ ｍｅａＳｕｒｅＩｄ
万方数据
·２７１０·
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
朱静，等：不同信道下的超宽带无线通信系统ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真研究
、，０１．２０№．１０
Ｍａｙ＇２００８
高斯脉冲信号的表达式为：
加）＿赤强ｐ（寿）
（８）
其中，仃是表示形状的参数，和脉冲宽度有关。
则高斯脉冲的二阶导数形式为：
删＝尘铲＝击（鲁一）ｅｘｐ（吾） （９）
信网仿真与研究；杨晓静（１９６３．）女。浙江人，副教授．研究方向为通
信与信息对抗。
１．２接收部分 在接收端，天线收集到由多径衰落信道传来的ＵｗＢ信
万方数据
·２７０９·
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
系统仿真学报
ＶｏＩ．２０№．１０
Ｍａｙ，２００８
号，经低噪声放大器将信号能量放大后通过匹配滤波或相关
接收机处理，再经高增益门限电路恢复原来的信息。同步技
术和信道估计技术是Ｉ ｒ、ⅣＢ系统接收机中重要的关键技术。
本文中的接收机算法包括信号检测、伪随机跳时序列捕获和
数据同步等的算法。。
ｕ、ⅣＢ接收信号的检测是通过将接收信号与ｕｗＢ的信
号“模板”进行卷积来实现的ｆ３】。
设％（ｆ）为一个比特持续时间内信号波形。
第２０卷第ｌＯ期 ２００８年５月
系统仿真学报＠ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ ＳｉｍｕＩａｔｉｏｎ
ｖ０１．２０Ｎｏ．１０ Ｍａｙ’２００８
不同信道下的超宽带无线通信系统Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真研究
朱静，杨晓静
（解放军电子工程学院，安徽合肥２３００３７）
摘要：建立了无多径ＡｗＧＮ信道、ＩＥＥＥ ８０２．１５．３ａ多径信道下的两种ｕｗＢ通信系统仿真模型，
（１）
，
其中Ｊ让’（ｆ）为第七个用户的信号，它是由单周期脉冲ｗ（ｆ）组
成的脉冲序列，ｊ是发射脉冲个数，Ｌ为脉冲重复时间，
｛ｃ≯’｝为第七个用户的跳时序列，￡为码片时间，｛ｄｒ’Ｊ为 第七个用户的要发送的数据序列，Ｉ，，Ｍ Ｉ是调制脉冲ｊ的 系数，１．Ｉ表示取整，Ⅳ。为每个符号包括的脉冲数，万为数
据符号为１时的时间偏移量。
１超宽带无线传输系统的构成
ｕｗＢ无线传输系统的基本模型由发射部分、无线信道 和接收部分组成。如图ｌ所示。
１．１发射部分
ＵｗＢ通信的方式为无载波脉冲方案，首先由脉冲重复
图ｌ ＵｗＢ无线传输系统的基本模型
收藕日期·２００７一０１．３０
修回日期·２００７一０３．２４
作者简介－朱静（１９８３．）女，江苏扬州人。硕士生，研究方向为军事通
文献标识码：Ａ
文章编号Ｉ １００４．７３ｌｘ（２００８）１０．２７０９一０４
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ
ｏｆ ＵＷＢ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌｓ
ｚＨＵ Ｊｉｎｇ，Ｗ州Ｇ ｘｔ∞．ｊ诫ｇ
（口ｃｃ廿０ｎｉｃ Ｅｎｇｉｎ∞ｒｉｎｇ Ｉｎｓ廿ｔＩｌｔｃ ｏｆ ＰＬＡ，Ｈｅｆｃｉ ２３００３７，Ｃｈ．Ⅱｍ）
％％（（ｆｆ））２２“∑＋１箩Ⅳ‘（ｆⅣ－乃（ｆ一一ｃ乃；一‘ｃ’托ｔ））
（２）
，－ｆⅣ．
（１）ＰＰＭ解调模板信号表达式为：
Ｋ。（ｆ）＝Ⅳ（ｆ）一ｗ（ｆ—Ｊ）＝∑ｌ，ｏ—Ｊ０一ｃ：１’ｔ—ｆ１） （３）
ｌ·讯。
这个“模板”信号是由信息“０”的脉冲波形与信息“１”的脉
冲波形的差得到。
（２）队Ｍ解调模板信号表达式为：
Ｚ——第ｆ簇首径的到达时间；
瓦。——第Ｚ簇里的第ｋ条多径相对于第ｌ径的延迟； ＾——簇的到达速率；
Ａ．．一多径的到达速率。
显然有靠：＝正。
（１）多径的到达时间
簇到达时间和多径到达时间的分布为：
ｐ（正ｌ正一１）＝Ａｅｘｐ卜Ａ（互一五．１）】， ｚ＞Ｏ， ｐ（吒．，ｌ“七一１），ｆ）＝五ｅｘｐ［一名（ｆ（七一１），ｚ）】，七＞ｏ （２）多径的功率分布（双指数分布）
从信道冲激响应的仿真结果来看，修正的Ｓ．Ｖ信道模型 能够很好地反映ｕｗＢ信道的特征参数，因此该模型可以用 在Ｉ ｒ、ⅣＢ系统的研究中，用来仿真小ＶＢ物理信道，以评价 系统的性能。
ｓ．Ｖ模型使用两个泊松（Ｐｏｉｓｓｏｎ）过程（双指数模型），第 一个泊松过程用于描述每一簇第一径的到达时间，第二个泊 松过程用于描述簇内各路径的到达时间。定义【习：
采取ＴＨ．ＰＰＭ和ＴＨ—ＰＡＭ两种调制方式，在ＡｗＧＮ信 道下进行仿真，能满足超宽带通信的要求。系统模型如图２ 所示。
在仿真过程中，调用了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的Ｓ．函数，利用其 模块使动态系统模型实现输入至输出的完好通信。
ＡｗＧＮ信道就是指在接收有用的信号过程中，通过ＡｗＧＮ 信道后，接收到的信号被加入了加性高斯白噪声的干扰。 ＡｗＧＮ信道用信道增益和信道时延两个参数表征，在接收 端表现为ＡｗＧＮ热噪声
ｒｅｓｕｌｔｓ ０ｆ ＵｗＢ ｃｈａｌｌｎｅｌ卸ｄ ｉｔ ｃ卸ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｔｌｅ ｐａ础嘶炮ｒｓ ｏｆ ｍｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａＩｌｎｅｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｕｌ仃ａ—ｗｉｄｅｂ锄ｄ（ＵｗＢ）；ＡＷＧＮ；Ｍｕｌ石一ｐａｔｈ Ｃｈ卸ｎｅｌ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
引言
始对跳时序列进行捕获，这样做的目的就是使得本地导频产
生器能够产生与跳时序列同步的ＵｗＢ信号。如果接收机捕
获到了ＰＮ序列，接收机就可以产生模板信号用以解调数据。
１．３无线信道
无线信道是Ｉ ｒ、ｖＢ无线传输系统的重要组成部分。由于
ＩＭＢ系统的频段很宽，其信道特性不同于一般的无线衰落信
道。对于ＩｎｖＢ宽带脉冲信号，ＵＷＢ可分离的不同多径到达 时间之差可短至纳秒级，而且经信道传输时散射现象比较强 烈，多径分量呈现成簇到达的特征，多径幅度分布在室内无 线环境下更接近对数高斯分布【３】。研究无线信道的特性对于 设计高性能的通信系统是至关重要的一步。
频率发生器控制脉冲发生器，产生一系列的冲激脉冲，然后
无线通信系统的性能主要受到传输信道的影响，不同于 传统的窄带和宽带信号，超宽带信号的传播具有独特的特 征。超宽带（ｕｗＢ：ｕｌｔｒａ．ｗｉｄｅｂａｎｄ）技术是一种利用纳秒 级极窄脉冲发送信息的技术，因其具有高速数据传输率，抗 干扰、低截获率，低检测率等优异的特性，被广泛应用于军 事和民用的多个领域【Ｊ】。
在已有的超宽带仿真的文献中，仅出现过点对点的超宽 带通信的仿真和超宽带信道的建模与仿真，不同信道下超宽 带无线通信系统的仿真研究尚未公开报道。
本文采用Ｍ枷，ＡＢ中ｓｉｍｕｌｉＴｌｌ【软件包作为仿真工具，
对不同信道下的超宽带无线通信系统进行仿真研究，建立了 ＩｍｒＢ系统的发射、接收和信道模型，并对不同信道下的超 宽带无线通信系统进行仿真研究，该研究对设计高性能的超 宽带无线通信系统有着重要作用。
本文主要是在ＡｗＧＮ信道下采取ＴＨ．ＰＰＭ和ＴＨ．ＰＡＭ 两种主要的调制方式对Ｉ ｒ、ⅣＢ通信系统进行仿真，仿真波形 如图３所示。
从图３看出解调后本地导频产生器（模板）产生与跳时 序列同步的Ｉ ｒ、ⅣＢ信号。仿真结果表明，该仿真模型可以实 现二进制序列产生、跳时调制、信号检测与同步以及数据解 调等功能，实现了ＵｗＢ系统通信。