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1、提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询2014 届毕业设计说明书 UWB通信系统的TH-PPM信号产生与接收 研究 院 、 部： 电气与信息工程 学生姓名： 指导教师： 职称 实验师 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子1002班 完成时间： 2014年5月28日 摘 要 UWB超宽带技术是近年来在国际上兴起的最超前的无线通信技术,它被看作是无线电技术的的一个巨大的历史性变革。超宽带无线通信是一种不需要使用载波的通信方式，它只要采取持续时间极短的纳秒级(甚至比1ns还小)脉冲就可以进行通信，它也被称为时域通信(Time Domain)、脉冲无线电(Impulse Radio)或者是无载波(Carri
2、er free)。正常的通讯系统经过发送射频载波对信号进行调制，但UWB通信系统则例外，它没有选用发射载波，却是通过利用持续时间极短(甚至达到纳秒级)的窄脉冲方式来传输数据，并且数据传输速率能够超过几百Mbps。与传统的载波调制通信形式比拟具备抗多径衰落、功耗小、成本低等许多方面的优点。本题目重要研究了超宽带通信系统的TH-PPM信号的产生与接收，介绍了UWB通信系统的基础、信道模型、TH-PPM信号的产生方法及发射机计划、TH-PPM信号的接收方法而且特别提出了RAKE接收机。在文章的最后一部分，对TH-PPM信号系统整体仿真和分析，仿真用的是MATLAB中的simulink。同时，也简单了
3、介绍了一下simulink的特点。其实，在本文选取仿真软件时，有两种选择，FPGA和MATLAB。但是对于FPGA不是太熟，所以选择了MATLAB。 关键字：超宽带；RAKE接收机；TH-PPM ABSTRACT UWB is the most advanced wireless communication technology in the recent years in the world and it is realized as a great revolutionary evolevnt of wireless technology.UWB wireless communicatio
4、n system communicate with the signal which is a very short pulse and does not need carrier waves.It is also called Impulse Radio,Carrier free and Time domain conmunicaton.General communicaton system modulate signal by sending a radio frequency carrier signal.The UWB communicational system which does
5、 not use carrier,but the very short duration form of narrow pulse transmission data.And the velocity of data transmission can reach more than several hundred megabits per second.Compared with the traditional carrier modulation communication mode ,it has so many advantages .For example ,we can realiz
6、e it,olny spending little mony.And , low consumption and resistance to multipath fading are also its distinctive aspect.The subject mainly researches the UWB communication system production of TH-PPM signal and receving.And it also introduces the UWB communication system,channel model,TH-PPM signal
7、generation method and transmitter scheme,TH-PPM signal receiving method and the RAKE reciver is specially discussed.At the end of the article,I simulate and analyse TH-PPM signal system.And I use simulink in MATLAB to simulate the whole system.AT the same time,I introduce the character of simulink.
8、In fact,there are two options, the FPGA and MATLAB,when selecting the simulation software in this article.But I am not familiar with the FPGA,so I choose the MATLAB. Key words uwb; rake receiver ; th-ppm 目 录1 绪论11.1 课题研究目的及意义11.2 国内外相关研究现状1 1.2.1 国内研究现状1 1.2.2 国外研究现状21.3 UWB通信系统的特点2 1.4 论文的结构安排32 UW
9、B无线通信系统基础42.1 超宽带通信系统的基本组成结构42.2 UWB的定义52.3 UWB调制方式6 2.3.1 脉冲位置调制（PPM）6 2.3.2 脉冲幅度调制（PAM）7 2.3.3 开关调制（OOK）7 2.3.4 双极性调制（BPSK）7 2.4 扩频技术83 UWB通信系统的信道103.1 无线信道的定义103.2 关于信道的的参数简介10 3.2.1 信道中的噪声10 3.2.2 信道容量113.3 超宽带信道模型11 3.3.1 无多径的AWGN信道模型11 3.3.2 S-V模型124 超宽带通信系统的TH-PPM信号的产生134.1 单周期脉冲波形134.2 跳时脉冲位
10、置调制信号的产生135 UWB通信系统的TH-PPM信号的接收175.1 UWB通信系统存在的问题175.2 TH-PPM信号的接收175.3 UWB接收机的研究195.4 超宽带RAKE接收机方案195.5 UWB系统整体仿真整体方案216 实验仿真与分析226.1 MATLAB 软件工具简单介绍22 6.1.1 MATLAB 简介22 6.1.2simulink简介236.2 simulink仿真24 6.2.1 发射机simulink功能模块介绍24 6.2.2 信道模型276.3 UWB整体仿真28结束语29参考文献30致 谢32附录33 1 绪论1.1课题研究目的及意义由于20世纪的
11、自身条件，社会得到迅速地发展，社会进步必然带来科学技术的进步。其中，电子信息技术是最具代表性的，因为我们从生活中处处都能感受到这一变化之大，比如说视频通话，蓝牙技术等等。这一切的一切大大提高了人们的生活水平。但是，随之而来的问题又产生了。那些问题就是，频率带宽不够用，比如说电视广播信号的发射需要占据一定的频率，无线通信的正常运行需要被分配固定的频段。针对此问题，我们需要找到解决的办法，所以研究人员就将目光聚焦到UWB。 超宽带，它最先是在1942年De Rose提出的随机脉冲的专利中出现的。跟着微电子器件的迅猛进步，IR超宽带技术的前进，2002年4月FCC修正了“超宽带”界说，并允许超在功率
12、辐射条件下，在3.110.6GHz频谱范围内的商业超宽带技术，这是UWB技术前进道路中的重要成就。至此，超宽带无线通信逐渐变成学术界普遍关注的问题，许多大型公司都开始接触超宽带的研发。 超宽带无线通信的应用总体上可以分为短距离高速率应用和中长距离低速率应用这两大类。其中，第一类传输速率可高达百Mb/s，主要是用于搭建距离不长非低速WPAN、家庭无线网络以及有线连接，规范的通讯间隔是10m；第二类是中长距离（不少于几十米)应用低速度，一般情况下数据的传输速度达到1Mb/s，这大都是使用在连接无线传感器。此外，不使用载波的超宽带传输形式、以前的“窄带”以及“宽带”传输信息全是选用无线载波的状态变化
13、来实现的。不同的是，作为UWB频率的实现形式是很宽的基带传输，可以从几Hz到几GHz，有时甚至超过10GHz，值得一提的是，能够实现穿墙通讯是其中的低频部分。因为发射的是功率谱密度很低的窄脉冲。就定位精确度而言，UWB技术比全球定位系统GPS更精确，它的精度甚至至少可以达到10至20厘米。再者，以前的无线通信在通讯时需要载波，并且是不间断的载波，这要损耗很多电能。但是，UWB是按照0或1发出一个个脉冲电波，而且是直接发出去的。1.2 国内外相关研究现状1.2.1 国内研究现状 2004年，孙华明，周正等一些人报告了伪混沌编码的工作方法，并且认为信号的功率谱谱线在编码之后将与现行的无线频率离得越
14、来越来，所以能够减少干扰其他无线系统通过将周期性的功率谱线，以频谱搬移的方式搬移到几十GHZ的高频处。在许多用户共同使用的情况下，要想有效地减少许多用户与用户之间的干扰并且降低系统的误码率，可以通过将受伪随机序列控制的跳时时间片加入到时隙周期中这一方法来达到要求。2006年，刘建夏教授表达了一种以改良型Logistic混沌映射的伪随机序列基础的产生器，并且通过研究和实验获得的结果，解释了该伪随机序列具备不错的密码学性能，这为设计一种全新的混沌流密码方案奠定了基础。该方案取得了令人满意的结果。然而有必要说出来的是，因为计算精度不高，导致Logistic混沌映射的动态特征会出现老化的结果，所以当选用单精度的浮点运算或者比这还低的计算精度时，就会出现产生的随机序列的品质下降的现象。2006年，王西夺提出了一种超宽带多用户通信体系，它是以Gold码为基础的，他还给出了一个调制和解调的方法。同时，他也分析了许用户使用情况下系统的误码率，他选用的脉冲形状和信道分别为双极性脉冲和高斯白噪声信道，但他并没有考虑多径情况对这的影响。最终仿真得出的结果表示，理论研究分析的结果和仿真的结果相差无几。因而，他得出这种通讯体系抗多径的能力突出、系统的结构不难并且具有一定的现实意义的结论。2006年，焦胜才研究超宽带
