单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,*,超宽带（,UWB,）无线通信技术,报 告：邓双成,2004-12-24,精品课件,超宽带（UWB）无线通,UWB,无线通信技术介绍,UWB,技术背景和概述,UWB,通信的信号形式,UWB,无线室内信道特性,UWB,通信的实现方案,精品课件,UWB无线通信技术介绍精品课件,UWB,技术背景和概述,超宽带,(Ultra Wideband,UWB),无线通信的历史可以追溯到上个世纪,50,年代，早期的超宽带系统利用占用频带极宽的超短基带脉冲进行通信，主要应用于军用的雷达，以及低截获率,/,低侦测率的通信系统精品课件,UWB技术背景和概述精品课件,UWB,技术背景和概述,2002,年,4,月，美国联邦通信委员会,(FCC),发布了民用,UWB,设备使用频谱和功率的初步规定规定中将相对带宽大于,0.2,或在传输的任何时刻带宽大于,500MHz,的通信系统称为,UWB,系统FCC,对,UWB,系统所使用的频谱范围规定为,3.1-10.6GHz,，发射机的有效各向同性发射功率不得高于,-41.3dBm/MHz,，如图,1,所示。
精品课件,UWB技术背景和概述精品课件,UWB,技术背景和概述,图,1 FCC,规定的室内,UWB,发射功率和频谱限制,1.6,1.9,2.4,Bluetooth,802.11b,Cordless Phones,Microwave Ovens,GPS,PCS,5,802.11a,-41 dBm/MHz,“Part 15 Limit”,UWB,Spectrum,Frequency(GHz),Emitted,Signal,Power,10.6,3.1,精品课件,UWB技术背景和概述图1 FCC 规定的室内UWB发射功率和,UWB,通信的信号形式,基带窄脉冲形式,基带窄脉冲形式是,UWB,通信最早采用的信号形式，一般来说它的工作脉宽是纳秒级的典型基带窄脉冲是单周期高斯脉冲其对应的时域和频域的数学模型可以表示为：,式中，,A,为脉冲的峰值幅度，是一个时间延迟长度，等于脉冲持续时间精品课件,UWB通信的信号形式基带窄脉冲形式 式中，A为脉冲的峰值,UWB,通信的信号形式,基带窄脉冲形式,图,2,单周期高斯脉冲的时域波形和频域特性,精品课件,UWB通信的信号形式基带窄脉冲形式图2 单周期高斯脉冲的时域,UWB,通信的信号形式,基带窄脉冲形式,图,3,一种频谱利用率高的,UWB,窄脉冲的时域波形和频域波形,精品课件,UWB通信的信号形式基带窄脉冲形式图3 一种频谱利用率高的U,UWB,通信的信号形式,调制载波形式,调制载波形式通过调制载波,将,UWB,信号搬移到合适的频段进行传输,从而可更加灵活、有效地利用频谱源。
调制载波系统的信号处理方法与一般通信系统采用的方法类似,技术成熟度高,在目前的工艺条件下,比基带窄脉冲形式更容易实现高速系统典型的调制载波信号方案是多带时频交织频分复用,(MB-TFI-OFDM),方案和单载波直接序列码分多址,(DS-CDMA),方案精品课件,UWB通信的信号形式调制载波形式精品课件,UWB,无线室内信道特性,多径的到达特性,UWB,无线室内信道多径的到达采用了两个泊松随机过程来描述路径的到达，其中第一个泊松随机过程描述了簇,(clusters),的到达，第二个泊松随机过程描述了每簇中电波,(rays),的到达簇到达的时间分布：,簇中路径到达的时间分布：,信道冲激响应模型：,精品课件,UWB无线室内信道特性多径的到达特性 簇到达的时间分布：簇,UWB,无线室内信道特性,多径的到达特性,表,1,不同信道环境下多径到达率和平均多径数目的统计结果,精品课件,UWB无线室内信道特性多径的到达特性 表1 不同信道环境下多,UWB,无线室内信道特性,多径衰落的统计特性,文献,6,表明多径的幅度衰落最合适用对数正态分布或,Nakagami,分布来描述文献,7,表明路径衰落可以用莱斯分布来表示，其中莱斯因子为,-9dB,。
文献,8,表明接收功率与均值的偏差服从瑞利分布文献,9,表明多径的幅度衰落最合适用,Gamma,分布来表示精品课件,UWB无线室内信道特性多径衰落的统计特性 精品课件,UWB,无线室内信道特性,多径衰落的统计特性,当多径幅度衰落服从对数正态分布时，可表示为下列关系式其中 表示大范围对数衰落的标准差，表示小范围对数衰落的标准差，表示均值文献,6,中给出根据实际的测量结果统计得到的模型参数为：,dB,，,dB,精品课件,UWB无线室内信道特性多径衰落的统计特性精品课件,UWB,无线室内信道特性,多径衰落的统计特性,图,4 UWB,信号的信道冲激响应曲线,精品课件,UWB无线室内信道特性多径衰落的统计特性 图4 UWB信号的,UWB,无线室内信道特性,路径损失和阴影衰落特性,路径损失表示为：,是参考距离的路径损失，是信号中心频率对应的波长，是收发天线间的距离，表示阴影衰落一般认为在,UWB,信道下阴影衰落服从均值为,0,的对数正态分布视线传播时，路径损失指数,n,一般小于自由空间中路径损失指数的值精品课件,UWB无线室内信道特性路径损失和阴影衰落特性精品课件,UWB,通信的实现方案,无载波脉冲方案,图,5,无载波脉冲位置调制,UWB,通信系统,精品课件,UWB通信的实现方案无载波脉冲方案 图5 无载波脉冲位置调制,UWB,通信的实现方案,无载波脉冲方案,无载波脉冲方案是,UWB,通信的传统方式，也是目前文献中介绍得最多的方式。
无载波脉冲方案中，常采用跳时,(TH),和直接序列扩频,(DSSS),的多址方案无载波脉冲方案中，收发信机结构简单，实现成本低但频谱利用率不高精品课件,UWB通信的实现方案无载波脉冲方案 精品课件,UWB,通信的实现方案,单载波,DS-CDMA,方案,图,6,单载波,DS-CDMA,信号频谱,表,2.,典型单载波,DS-CDMA UWB,系统的部分参数,精品课件,UWB通信的实现方案单载波DS-CDMA方案 图6 单载波D,UWB,通信的实现方案,MB-TFI-OFDM,方案,MB-TFI-OFDM,系统中，将可用的频段分为多个子频带，每个子频带带宽大于,500MHz,每个子频带的信号为一个,OFDM,信号，它由许多个正交的子载波信号合成MB-TFI-OFDM,方案在频谱利用方面有很高的灵活性MB-TFI-OFDM,可以与,FDMA,、,CDMA,、,TDMA,等多址方式相结合，进行灵活多样的多址方案的设计精品课件,UWB通信的实现方案MB-TFI-OFDM方案精品课件,UWB,通信的实现方案,MB-TFI-OFDM,方案,表,3.,典型,MB-TFI-OFDM UWB,系统的部分参数,精品课件,UWB通信的实现方案MB-TFI-OFDM方案 表3.典型,UWB,技术在个人无线通信中的应用,cameras,CE,Cluster,HDTV,STBs,VCRs,PVRs,camcorders,console,games,audio,systems,Mobile,Cluster,handheld PCs,tablets,MP3,PDAs,mobile phone,3Ghandsets,camera,phones,laptops,printers,speakers,PC,Cluster,storagedevices,Scanners,scanners,DVD,players,精品课件,UWB技术在个人无线通信中的应用camerasCEHDTVS,参考文献,1 J.D.Taylor.,Introduction to Ultra Wideband Radar SystemsM.,Boca Raton:CRC,1995.,2 FCC.,FCC Notice of Proposed Rule Making,Revision of Part 15 of the Commissions Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission SystemsDB/OL.,http:/www.fcc.gov.2002-4.,3,张在琛,毕光国,.,超宽带无线通信技术及其应用,J.,移动通信,2004,1:1-10.,4 A.Batra.,Multi-band OFDM Physical Layer Proposal of IEEE 802.15 Task Group 3aDB/OL.,http:/www.multibandofdm.org/papers/MultiBand_OFDM_Physical_Layer_Proposal_for_IEEE_802.15.3a_Sept_04.pdfDB/OL.2004-9-14.,5 R.Roberts.,XtremeSpectrum CFP document.,http:/www.grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/Mar03/03154r0P802-15_TG3a-XtremeSpectrum-CFP-Document.pdfDB/OL.2003-3.,6 J.R.Foerster,A.Molisch.,A Channel Model for Ultrawideband Indoor CommunicationDB/OL.,http:/ J.Kunisch,J.Pamp.,Measurement Results and Modeling Aspects for the UWB Radio ChannelA.,UWBST(C).Baltimore:IEEE,2002.1924.,8 R.J.M.Cramer,R.A.Scholtz,M.Z.Win.,Evaluation of an Ultrawide-band Propagation ChannelJ.,IEEE Trans on Antennas Propagation,2002,50(5):561-570.,9 D.Cassioli,M.Z.Win,A.R.Molisch.,A Statistical Model for the UWB Indoor ChannelA.Vehicular Technology ConferenceC.,Israel:IEEE,2001.11591163.,10 L.Rusch,C.Prettie,D.Cheung,Q.Li,M.Ho.,Characterization of UWB Propagation from 2 to 8 GHz in a Residential EnvironmentDB/OL.,http:/ Sumit Roy,Jeff R.Foerster,V.Srinivasa Somayazulu,Dave G.Leeper.,Ultrawideband Radio Desigan:the Promise of High-speed,Short-range Wireless ConnectivityJ.,Proceedings of the IEEE,2004,92(2),:295-311.,精品课件,参考文献1 J.D.Taylor.Introduc,Thank you !,精品课件,精品课件,。