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集嶄新的超寬帶(UWB)無線通信技術
摘要:從超寬帶UWB技術進行了介紹和分析,并對其調制方式和近期提出的新型高效脈形調制PSM(Pulse Shape Modulation)做出了初步的理論探討。關鍵詞:超寬帶(UWB) 脈形調制(PSM) 正交改進型hermite脈沖
超寬帶(Ultra Wide Band)作為一種新型的無線通信技術與傳統的通信方式相比有著很大的區別。由于它不需使用載波電路,而是通過發送納秒級脈沖傳輸數據,因此該技術具有發射和接收電路簡單、功耗低、對現存通信系統影響小、傳輸速率高的優點,此外它還具有多徑分辨能力強、穿透力強、隱蔽性好、系統容量大、定位精度高等優勢。根據FCC的規定,從3.1GHz~10.6GHz之間的7.5GHz帶寬頻率都將作為UWB通信設備所使用。但出于對現存無線系統影響的考慮,UWB的發射功率被限制在1mW/MHz以下。
UWB是一種可以為無線局域網LAN、個人域網PAN的接口卡和接入技術帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術。它解決了困擾傳統無線技術多年的重大難題,開發了一個具有對信道衰落特性不敏感、發射信號功率普密度低、不易被截獲、復雜度不高等眾多優點的傳輸技術。該技術尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應用中。
圖1
1 基本概念
超寬帶(UWB)又被稱為脈沖無線電(Impulse Radio),具體定義為相對帶寬(信號帶寬與中心頻率的比)大于25%的信號,即:
Bf=B/fc=(fh-fl)/[(fh+fl)/2]>25% (1)
或者是帶寬超過1.5GHz。實際上UWB信號是一種持續時間極短、帶寬很寬的短時脈沖。它的主要形式是超短基帶脈沖,寬度一般在0.1~20ns,脈沖間隔為2~5000ns,精度可控,頻譜為50MHz~10GHz,頻帶大于100%中心頻率,典型點空比為0.1%。
傳統的UWB系統使用一種被稱為“單周期(monocycle)脈形”的脈沖。一般情況下,通過隨道二極管或者水銀開關產生。在計算機仿真中用高斯脈沖來近似代替它。由于天線對脈沖的影響不同,所以可以假設發送脈沖為:
而接收端收到的信號為:
tc是脈沖的時移,2tau為脈沖的寬度。圖1給出了發射脈沖和接收脈沖的時域脈形。
2 UWB的性能特點
超寬帶有別于其它現存的一些通信技
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