UWB跳時(shí)調(diào)制、電磁兼容及定位應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了實(shí)現(xiàn)全球范圍無(wú)縫覆蓋的，可以同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音、文本、圖像、視頻的高速多媒體通信，通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是包含多種通信技術(shù)的有線無(wú)線相結(jié)合的綜合網(wǎng)絡(luò)。在這樣的背景下，由于超寬帶(UWB)技術(shù)具有極大的帶寬，極低的功率，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有頻率資源復(fù)用等顯著特點(diǎn)，已經(jīng)成為目前無(wú)線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。 超寬帶具有高傳輸速率、高可靠傳輸、高時(shí)間空間分辨率、低功率、低成本、小型化等優(yōu)勢(shì)，適合在短距離無(wú)線通信、高精度測(cè)距定位及工程探測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用。目前超寬帶研究

2、熱點(diǎn)與難點(diǎn)集中在信號(hào)波形設(shè)計(jì)、天線設(shè)計(jì)、傳輸信道模型研究、低成本低功耗集成電路研究、組網(wǎng)技術(shù)研究、高效調(diào)制技術(shù)研究、電磁兼容研究及快速同步技術(shù)研究等方面。 本論文以UWB的兩大本質(zhì)特征——大帶寬，低功率為主線，挖掘UWB在可靠通信容量及精確測(cè)距定位上的潛力，并同時(shí)研究與其他無(wú)線通信系統(tǒng)的共存性問(wèn)題。 論文內(nèi)容包括： 1．用等重碼構(gòu)建了一種新的稱為多脈沖位置調(diào)制(MPPM)的UWB跳時(shí)調(diào)制方案，并對(duì)其在加性高斯白噪

3、聲(AWGNl)下的信道容量、誤碼率、鏈路預(yù)算、功率效率、帶寬效率及接收機(jī)復(fù)雜度等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析。理論分析與數(shù)值比較結(jié)果表明，滿足一定條件時(shí)，L進(jìn)制的多脈沖位置調(diào)制(MPPM)可以比L進(jìn)制的脈沖位置調(diào)制(PPM)具有更低的接收機(jī)復(fù)雜度，在數(shù)據(jù)容量、誤碼率及鏈路預(yù)算等指標(biāo)上獲得比L進(jìn)制PPM及L進(jìn)制的脈沖幅度調(diào)制(PAM)更好的性能，可以成為UWB短距離高速通信應(yīng)用的一個(gè)很好的備選調(diào)制方案。 2．用擴(kuò)展等重碼構(gòu)建了一種稱為雙極

4、性多脈沖位置調(diào)制(AMPPM)的新UWB跳時(shí)調(diào)制方案，并對(duì)接收機(jī)復(fù)雜度、誤碼率、信道容量、數(shù)據(jù)率、帶寬效率，功率效率及發(fā)射功率限制下的最大可靠通信距離進(jìn)行了分析。理論分析與數(shù)值結(jié)果都表明，當(dāng)調(diào)制參數(shù)正確選擇時(shí)，AMPPM可以在相同的條件下獲得比：PPM、PAM、雙正交脈沖位置調(diào)制(BPPM)及新提出的MPPM更好的通信性能，也可成為UWB高速通信應(yīng)用的一個(gè)很好備選調(diào)制方案。 3．建立了三維積分模型分析并仿真了室內(nèi)多個(gè)UWB設(shè)備對(duì)

5、無(wú)線通信終端的合成干擾效果，分析了全視距及視距非視距混合兩種情況，并且選擇了GSM900,GSM1800，小靈通及TD-SCDMA四種系統(tǒng)手持機(jī)作為受干擾研究對(duì)象，分析是在FCC及ETSI兩種UWB發(fā)射功率控制模板規(guī)范下進(jìn)行的。通過(guò)理論分析與仿真結(jié)果得出了以下結(jié)論：1)所評(píng)估的無(wú)線通信系統(tǒng)抗UWB干擾能力按照GSM900>GSM1800)TD-SCDMA)小靈通的順序遞減。2)ETSI規(guī)范對(duì)無(wú)線系統(tǒng)的保護(hù)強(qiáng)于FCC.當(dāng)受干擾系統(tǒng)鏈路預(yù)算

6、干擾保護(hù)在[1 3]dB范圍內(nèi)時(shí)，F(xiàn)CC UWB功率限制模板只能對(duì)GSM900有效保護(hù)，對(duì)其他三種系統(tǒng)只能達(dá)到臨界干擾狀態(tài)，而ETSI的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)四種系統(tǒng)都能提供可接受的保護(hù)程度。本文提出的三維積分UWB干擾模型可以有效地評(píng)估立體分布的多UWB設(shè)備對(duì)窄帶無(wú)線系統(tǒng)的干擾，為現(xiàn)代化辦公樓UWB設(shè)備布置及UWB功率控制方面的研究提供了理論參考依據(jù)。 4．提出了一種新的基于特殊序列(APA序列)的UWB測(cè)距算法．通過(guò)理論分析與仿真，可以證明

7、，與傳統(tǒng)序列相比，APA測(cè)距序列能在相同的條件下(相同的信道，相同的信噪比，相同的測(cè)距序列長(zhǎng)度)獲得更高的測(cè)距精度，而且如果增加APA序列的長(zhǎng)度還可以進(jìn)一步降低測(cè)距誤差，但需要以更多的能量和時(shí)間為代價(jià)。 5．設(shè)計(jì)了一種基于UWB測(cè)距的車輛平面定位系統(tǒng)，在理想情況下該系統(tǒng)最少可以使用2個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，降低了系統(tǒng)成本。在非理想情況下，提出了通過(guò)增加參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行方程解平均、增加測(cè)距次數(shù)進(jìn)行多次測(cè)距平均和利用天線陣進(jìn)行到達(dá)角測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距平