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1、 学科分类号 0802 树达学院本 科 毕 业 设 计 题目（中文）：UWB超宽带通信系统的设计与仿真 （英文）：The Design and Simulation of UWB Communication Systems 姓 名 学 号 院 （系） 物理与信息科学学院 专业、年级 通信工程专业2007级 指导教师 二一一年 五 月湖南师范大学树达学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除设计中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本设计的研究做出重要贡
2、献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计作者签名： 年 月 日湖南师范大学本科毕业设计任务书 毕业设计题目UWB超宽带通信系统的设计与仿真作 者 姓 名所属院、专业、年级 树达 学院 通信工程 专业 2007年级指导教师姓名、职称 讲师预计字数8000开题日期2011-2-25选题的目的和意义： 无线通信是当今通信技术的一个大主题。随着时代的进步以及电子产品的普及，人们对计算机、通信、家用电器等消费电子之间无线融合的需求指明了无线通信技术发展的主要方向。由于超宽带技术具有不干扰电视信号、有效利用无线电资源、能准确读取位置和距离信息等优点,
3、所以它为雷达跟踪、准确定位和无线通信开启了一扇新的大门。总之, 超宽带无线电作为无线通信领域的革命,不论在军用、警用通信, 还是在民用通信中都将有着广阔的应用前景。主要研究内容： 拟建立一个超宽带通信系统的仿真模型，并在 Simulink交互式集成环境中搭建 UWB 通信系统仿真模型框图 ,通过在仿真中对系统的仿真数据进行观察分析, 证明建立的仿真模型用在UWB通信中是可行的。应达到的技术指标或要求：需设置好该仿真系统的各个模块参数,保证仿真后的误码率小于10-5，中心频率大于2.5GHz的UWB通信系统的-10dB带宽至少为500MHz。主要设计方法或技术路线： 首先分别建立超宽带通信系统的
4、三个模块：发射机，无线信道，接收机，以及三个模块的参数设置和具体的配置要求，最后在matlab系统下进行simulink仿真，观察仿真结果，验证系统的合理性。完成本课题应具备的环境（软件、硬件）：硬件:CPU intel core 2 T5750,1G内存,XP系统的PC机软件:MATLAB7.0各阶段任务安排：第一阶段：2011年春节前确定论文题目，并完成任务书，与老师进行交流。第二阶段：2011年开学第一周第七周根据题目和开题报告搜集相关资料并着手进行设计与实验。第三阶段：第八周完成初稿，并交于老师批阅，听取老师的意见，进行修改。第四阶段：二稿完成，并交于老师批阅，在老师的指导下进行完善。
5、第五阶段：三稿完成，交于老师批阅并定稿。第六阶段：在老师的组织下进行模拟答辩，找出问题并解决问题。第七阶段：准备并完成正式答辩。主要参考资料：1Moe Z Win，Robert A Scholtz. Impulse Radio: How It Works. IEEE Communication LettersJ.2002.2Xiaomin Chen，Sayef Kiaei. Monocycle Shapes for Ultra Wideband System. IEEEISCASJ.2002.3Xiaojing Huan，Yunxin Li. Generating Near-White Ult
6、ra一Wideband Signals with Period PN Sequences. Conefrence Proceesings of the IEEE VTC-2001，Rhodes，GreeceJ.20014K Siwika. Ultra-Wide Band Radio: Introducing a new Technology.Time Domain CorpJ.1999.5杨庆瑞.超宽带通信系统极窄脉冲特性研究M.电子科技大学硕士学位论文.2002.指导教师意见： 指导教师签名:开 题 报 告 会 纪 要时间 地点与会人员（记录人手写）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名
7、职务（职称）会议记录摘要：会议主持人签名：记录人签名：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日学 院 意 见负责人签名： 年 月 日 二、湖南师范大学树达学院本科毕业设计评审表毕业设计题 目UWB超宽带通信系统的设计与仿真作者姓名所系（部）、专业、年级 理工 系（部） 通信 专业2007年级指导教师姓名、职称字 数12000定稿日期2011-5-15中文摘要 超宽带无线通信技术由于其较高的数据传输速率、较低的功率衰耗和强大的抗多径干扰能力等优点，视为下一代无线通信领域的关键技术。本文首先介绍了超宽带无线通信技术的发展历史、研究现状和发展前景，然后对超宽带无线通信中超宽带信号的波形设计发射
8、机的结构、超宽带无线信道的建模和接收机的结构进行了理论研究以及仿真实验。最后使用Simulink软件作为仿真工具，建立了UWB系统的发射、接收和信道模型，对CM1信道下的超宽带无线通信系统的性能进行了仿真研究，并分析了仿真结果，该研究对设计高性能的超宽带无线通信系统具有一定的积极意义。关键词超宽带；发射机；信道；接收机；仿真英文摘要 Due to its higher data rate, lower power attenuation and strong anti-multipath interference capacity, UWB wireless communication tec
9、hnology is regarded as the key to next-generation wireless communication technology. This paper firstly introduces the UWB wireless communication technologys history , current situation and development prospects, and then does some theoretical research and simulation experiments about UWB waveform d
10、esign 、 transmitter structure, ultra-wideband wireless channel modeling and receiver structure. Finally, using Simulink software as the simulation tools to establish the transmitter、receiver and channel model of UWB system, the performance of UWB wireless communication system is simulated under the
11、CM1 model and the simulation results are analyzed, this study has some positive significance for design a high-performance ultra-wideband wireless communication system.关键词 UWB; Waveform design; Channel; Receiver; Simulation毕业设计指导教师评定成绩 评审基元评审要素评审内涵满分实评分选题质量30%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和综合训练的基本要求10
12、选题恰当题目规模适当5题目难易度适中5联系实际题目与生产、科研、实验室建设等实际相结合，具有一定的实际价值10能力水平35%综合运用知识能力能将所学专业知识和机能用与毕业设计中；设计内容有适当的深度、广度和难度 5应用文献资料能力能独立查阅相关文献资料，能对本设计所涉及的有关研究状况及成果归纳、总结和恰当运用5实验（设计）能力能运用本学科常用的研究方法，选择合理可行的方案，能对实际问题进行分析，进行实验（设计），具有较强的动手能力5计算能力原始数据搜集得当；能进行本专业要求的计算，理论依据正确，数据处理方法和处理结果正确5外文应用能力能搜集、阅读、翻译、归纳、综述一定量的本专业外文资料与外文摘
13、要，并能加以运用，体现一定的外语水平5计算机应用能力能根据设计题目要求编程上机或使用专业应用软件完成设计任务5分析能力能对设计项目进行技术经济分析或对实验结果进行综合分析5设计质量35%插图或图纸质量能用计算机绘图，且绘制图纸表格符合标准5说明书撰写水平设计说明书齐全；概念清楚，内容正确，条理分明，语言流畅，结构严谨；篇幅达到学校要求15规范化程度设计的格式、图纸、数据、用语、量和单位、各种资料引用和运用规范化，符合标准；设计栏目齐全合理5成果的实用性与科学性较好地完成设计选题的目的要求，成果富有一定的理论深度和实际运用价值 5创见性具有创新意识，设计具有一定的创新性5正文部分成绩（上表）：总
14、成绩：评定等级：外文资料译文成绩：评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：此表指标部分为正文部分计分表，正文部分成绩实评总分0.9，外文资料译文成绩满分为10分。总成绩正文部分成绩外文资料译文成绩。评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，总成绩90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。若译文成绩为零，则不计总成绩，评定等级记为不及格。三、湖南师范大学树达学院本科毕业设计答辩记录表毕业设计题 目UWB超宽带通信系统的设计与仿真作者姓名刘勇所系（部）、专业、年级 理工系（部） 通信工程 专业 2007 年级指导教师姓名、职
15、称江沸波 讲师答 辩 会 纪 要时间地点答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人签名：记录人签名：年 月 日 答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日学院意见评语：毕业设计学院最终评定等级： 负责人（签名）： 学院（公章） 年月 日学校意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录摘 要1Abstract11绪论21.1超宽带无线通信的概述31.2超宽带无线通信技术的研究历史及现状41.3本文所做的工作51.4本文的结构52超宽带无线通信系统发射机设计62.1超宽带脉冲的产生72.2高斯脉冲
16、信号92.3超宽带无线通信的调制技术102.3.1单脉冲调制112.3.2多脉冲调制123超宽带无线信道建模133.1超宽带信道的基本概念133.2超宽带信道模块设计154超宽带相关接收模块设计164.1自相关模块164.2互相关模块175 超宽带（UWB）无线通信系统的simulink建模185.1系统的总体结构185.2仿真模型的发射机195.3仿真模型的接收机205.4仿真模型的信道结构216 系统的仿真分析226.1发射端信号仿真分析236.2接收端信号仿真分析236.3接收信道仿真246.4误码率分析24总结25参考文献26致 谢27外文文献翻译1-6UWB超宽带通信系统的设计与仿真
17、通信工程专业 2007级 刘 勇摘 要: 超宽带无线通信技术由于其较高的数据传输速率、较低的功率衰耗和强大的抗多径干扰能力等优点，视为下一代无线通信领域的关键技术。本文首先介绍了超宽带无线通信技术的发展历史、研究现状和发展前景，然后对超宽带无线通信中超宽带信号的波形设计发射机的结构、超宽带无线信道的建模和接收机的结构进行了理论研究以及仿真实验。最后使用Simulink软件作为仿真工具，建立了UWB系统的发射、接收和信道模型，对CM1信道下的超宽带无线通信系统的性能进行了仿真研究，并分析了仿真结果，该研究对设计高性能的超宽带无线通信系统具有一定的积极意义。关键词：超宽带；发射机；信道；接收机；仿
18、真The Design and Simulation of UWB Communication Systems Liu Yong，Grade 2007, Communication EngineeringAbstract: Due to its higher data rate, lower power attenuation and strong anti-multipath interference capacity, UWB wireless communication technology is regarded as the key to next-generation wirele
19、ss communication technology. This paper firstly introduces the UWB wireless communication technologys history , current situation and development prospects, and then does some theoretical research and simulation experiments about UWB waveform design、transmitter-structure, ultra-wideband wireless cha
20、nnel modeling and receiver structure. Finally, using Simulink software as the simulation tools to establish the transmitter、receiver and channel model of UWB system, the performance of UWB wireless communication system is simulated under the CM1 model and the simulation results are analyzed, this st
21、udy has some positive significance for design a high-performance ultra-wideband wireless communication system.Key words: UWB; Transmitter; Channel; Receiver; Simulation1绪论无线通信是当今通信技术的一个大主题。随着时代的进步以及电子产品的普及，人们对计算机、通信、家用电器等消费电子之间无线融合的需求指明了无线通信技术发展的主要方向。超宽带(UWB，Ultra Wide Band)通信是一种能够实现设备之间安全、互操作的无线通信技
22、术，它使高速无线个人局域网(WPAN, Wireless Personal Area Network)成为可能。1.1超宽带无线通信的概述近年来，人们对无线个人局域网(WPAN)的关注不断升温。WPAN的核心思想是用无线电或者红外通信来取代传统的电缆，组建无线、高速、互联的个人化信息网络。目前，WPAN的主要技术有:蓝牙(Bluetooth)、红外线(IrDA，Infrared Data Association)、家用无线局域网技术(Home RF，Home Radio Frequency)和超宽带无线通信(UWB)等。而UWB以它高速、低功耗、低成本、高安全性的优点被认为是最具有竞争力的技术
23、之一1。UWB（Ultra Wide Band）被定义为在较大的带宽上实现速率为100Mbps-1Gbps传输的技术。根据香农理论，无线信道的容量是与其占用的信道带宽成正比的，所以UWB能实现很高的数据率，是由于其占用很大的带宽。根据美国FCC对UWB技术的定义，相对带宽大于0.2或带宽超过500MHz的系统都可看作UWB系统，并分配3.1-10.6GHz频段作为UWB系统可使用的频段，在该频段内，UWB设备的发射功率需低于-41.3dBm/MHz，以便与其他无线通信系统共存。UWB在10m以内的范围实现无线传输，是应用于无线局域网（WPAN）的一种近距离无线通信技术1。1.2超宽带无线通信技
24、术的研究历史及现状无线通信技术的历史可以上溯到一百多年前的波夫和马可尼发明的无线电报地时代。现代意义的超宽带无线通信技术出现于上个世纪90年代，当时，它的应用只限于军事和灾害救援等方面。1989年，美国国防部高级研究院计划署(DARPA, Defense Advanced Research projects Agency)首先提出了超宽带这一术语。1994年，美国解除了对UWB通信的保密性封锁，这在很大程度上促进了UWB技术的发展。1998年，美国联邦通信委员会(FCC)发出了关于开放UWB设备应用的征询公告，引起了各界的广泛关注。2002年2月，美国FCC批准了UWB的商用，这是超宽带技术的
25、发展过程中的一个里程碑，促使超宽带技术成为了学术界研究的热点。英特尔(Intel)公司在2000年成立了UWB研究实验室，并在2004年4月展示了其传输速率高达480Mb/s的UWB设备。摩托罗拉(Motorola)公司也于2003年生产出实用的UWB收发设备，并于2004年获得FCC的批准。飞利浦(Philips)公司和美国通用原子公司(GA，General Atomies)在2003年1月签订了一个备忘录，决定联合开发速率高达480Mb/s的UWB芯片组。摩托罗拉等致力于加快UWB技术普及的公司作为成员在2004年成立了UWB论坛()2。2001年4月，我国发布的“十五”863计划中把“U
26、WB无线通信关键技术及其共存与兼容技术”作为有关通信技术主体研究项目，鼓励国内学者加强这方面的研究工作。2004年9月，中国超宽带无线技术论坛()成立，论坛得到了原信息产业部国家无线电检测中心、中国电子视像协会、北京邮电大学、中国科学院移动通信研究所、海尔集团、飞思卡尔半导体有限公司和国际超宽带技术论坛的大力支持。UWB无线通信标准的建立也经历了一个长期的争论过程。2002年1月IEEE802.15.3sG3a工作组成立，开始了UWB的标准化进程。次年3月，sG3a工作组收到了来自全球的23个提案。在2003年7月的会议上，通过讨论和协商，这些提案融合成了两大方案，即美国MSSI、Xtreme
27、 Spectrum公司等倡导的脉冲无线电方案和以Intel、TI为首提出的多频段正交频分复用(Multi-Band OFDM)方案。前一种方案利用的是直接序列码分多址(DS-CDMA，Direct Sequence Code Division Multiple Access)技术，也叫DS-UWB。后一种方案将可用的7.5GHz频段分成十几个500-600MHz左右的子频带，在每一个子频带上采用正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术。DS-UWB技术得到了以飞思卡尔、摩托罗拉等厂商为成员的国际UWB论坛的大力支持;In
28、tel、TI等公司在2003年7月成立了多频带正交频分复用技术联盟(MBOA，Multi-Band OFDM Alliance)。为了各自的商业利益，争论双方的竞争异常激烈。直到2006年1月IEEE802.15.3sG3a工作组解散时，双方仍然没能使对方妥协3。1.3本文所做的工作 本文设计了一个符合IEEE802.15.3sG3a协议规范的超宽带无线通信系统模型，通过simulink平台仿真验证了其正确性。首先，本文根据UWB超宽带通信系统的结构、协议、工作原理和OFDM技术在接收机和发射机系统的应用等原理对超宽带通信系统的构建进行了分析，将超宽带通信系统的模型分为接收机、无线信道、发射机
29、、谱分析和误码率分析五个模块，然后利用simulink平台实现了这些模块。最后通过对系统的仿真运行，分析系统的频谱和误码率，并根据仿真的结果来对设计做出了调整。1.4本文的结构 本文第一章介绍了本次毕业设计的研究背景、意义及所作的工作等；第二章对超宽带无线通信系统发射机的结构，包括脉冲信号的产生和调制技术做了比较详细的介绍；第三章对CM1信道和超宽带无线通信系统的信道的基本概念进行了相关介绍；第四章对超宽带无线通信系统的相关接收机模块分自相关和互相关两个模块做了相关介绍；第五章分模块详细地描述了simulink建模方案；第六章对整个通信系统的仿真进行了详细的分析。2超宽带无线通信系统发射机设计
30、超宽带无线通信系统的辐射的频谱由两方面决定:其一是脉冲信号的波形，可根据需要的频谱特性选择发送的脉冲波形;其二是其调制方式。本章重点介绍超宽带无线通信系统发射机，具体包括波形设计和调制方式等。根据超宽带基带脉冲的频谱特性，超宽带脉冲可以分为两大类:第一类是基带脉冲，该脉冲包含从低频到高达几个GHz的频率的连续带宽;第二类是特殊脉冲，即满足特定频谱要求的脉冲，通信系统的工作频段、信号带宽、辐射谱密度、带外辐射、传输性能、实现复杂度等诸多因素都取决于时域成形波形P(t)的设计。在超宽带脉冲无线系统中，信息是调制在脉冲上传递的，既可以用单个脉冲传递不同的信息，也可以用多个脉冲传递相同的信息4。2.1
31、超宽带脉冲的产生超宽带窄脉冲的产生，通常要满足下列条件:脉冲宽度要窄，实现超宽带冲激无线通信的脉冲宽度通常在1ns以下;根据实际应用中频谱特性的需要，选择不同的波形;提高脉冲重复频率，实现高速率的数据传输;脉冲的位置或者幅度可控，以适应脉冲位置调制或者脉冲幅度调制的需要，特别是脉冲的起始位置，必须要精确控制，否则时间位置的偏移会造成信号同步的解调的困难，在需要功率控制的情况下，脉冲的能量应该可控;辐射功率严格限制，以免对其它系统造成干扰;输出要稳定，在发射脉冲宽度较窄、传输速率较高的情况下，要保证接收端正确地捕获、同步和解调，必须要求脉冲产生器输出的波形、相位保持较高的稳定性;脉冲信号产生器还
32、应该容易实现。超宽带脉冲的产生方式主要有两类:低功率系统的集成电路设计和半导体器件实现。对于半导体器件实现，器件的开关特性是实现窄脉冲产生器的关键。目前主要采用的有隧道二极管(Tunnel Diode)，雪崩二极管(Avalanche Diode)、雪崩三极管(Avalanche Transistor)、阶跃恢复二极管(SRD，Step Recovery Diode)，飘移阶跃恢复二极管(DSRD，Drift Step Recovery Diode)和飘移阶跃恢复三极管(DSTR，Drift Step Recovery Transistor)5。2.2高斯脉冲信号在超宽带通信系统中，所采用的基
33、带脉冲波形很少是一个周期的正弦波。事实上，产生非正弦脉冲要比产生脉冲调制正弦波更容易、更经济。超宽带大电流辐射(LCR，Large Current Radiator)天线的问世，使得利用一些经济的技术和工艺(如CMOS芯片)来产生持续时间在ns级的脉冲成为可能。这种LCR天线是通过电流来激励的，它的辐射功率正比于电流导数的平方。试验表明，当用一个满足阶跃函数的电流来激励天线时，天线的输出端就会产生一个脉冲，而且这个阶跃电流跳变越陡峭，所产生的脉冲宽度就越窄6。脉冲产生器最易产生的脉冲波形其实是一个钟形，类似于高斯函数波形。最常用的超宽带信号是高斯单周期(Monocycle)脉冲或者其各阶微分波
34、形。各阶微分脉冲波形均可由高斯一阶导数通过逐次求导得到。随着脉冲信号阶数的增加，过零点数逐渐增加，信号中心频率向高频移动，但信号的带宽无明显变化，相对带宽逐渐下降。高斯脉冲信号作为超宽带技术发展之初所选用的信号主要有两个原因:一是容易利用超宽带脉冲发生器产生;二是收发天线对超宽带信号的作用相当于微分运算，而高斯脉冲的各阶微分具有比较简单的形式，便于分析。高斯脉冲的基本波形为， （2.1）其中，时，p(t)为单位能量脉冲;a为脉冲波形的成形因子增大，脉冲幅度减小，脉冲宽度变宽。高斯脉冲的频谱函数为, （2.2） 由，b为常数时，得到 （2.3）因此，有 （2.4） 高斯脉冲的各阶微分形式为: （
35、2.5）其中，k为微分的阶次。但是为了有效辐射，产生的脉冲应具备一个基本条件:无直流分量。在满足该条件的前提下，有多种脉冲波形可供考虑。高斯函数的各阶导函数表示的波形都是满足上述条件的。通过改变脉冲波形来获得频谱形成是IR的一个重要的特性。频谱形成主要可以采取三种不同的方法:改变脉冲宽度、对脉冲进行微分和对基函数的组合。考虑以高斯脉冲作为研究对象。高斯脉冲非常适合本文的分析，因为高斯脉冲可以直接通过调整形成因子a来改变波形，同时可以通过对原始脉冲微分来获得很多的波形。脉冲宽度取决于脉冲形成因子a。减小a的值将会使脉冲宽度压缩，从而扩展传输信号的带宽。因此，同一波形可以通过改变脉冲形成因子的值来
36、得到不同的带宽。注意到高斯脉冲有无限的持续时间，这将不可避免地导致脉冲混叠和符号间干扰(ISI)。但是，设计在可以合理地为高斯脉冲考虑一个有效的持续时间，其截断能量低于一个给定的门限值。在这样的假设条件下，脉冲形成因子a的上限由不超过切普(chip)持续时间Tc的Tm给定，而下限则受到产生极窄脉冲的技术的限制。对高斯脉冲微分也会影响其能量谱密度。峰值频率和脉冲带宽都会随微分阶数的增加而改变。特别地，观察k阶导数的傅氏变换性质7: （2.6）可以得到关于峰值频率、导函数的阶k和脉冲形成因子。三者之间的一般关系式。由上式进一步可以得到和k的关系式: （2.7）2.3超宽带无线通信的调制技术在超宽带
37、脉冲无线系统中，信息是调制在脉冲上传递的，既可以用单脉冲传递不同的信息，也可以用多个脉冲传递相同的信息。I-UWB(Impulse-Ultra Wide Band，无载波脉冲UWB)系统在多址通信信道中可以以很高的速率传输数据。由于I-UWB系统的信号是无载波传输方式，因此发射机和接收机的结构十分的简单。在I-UWB系统当中，一串极短(ns级)的脉冲被发送，信息通过发射脉冲串的幅度或极性来传输(PAM、BPSK调制)，或是通过脉冲起始时间的移动来传输(PPM调制)。此外为允许多个用户共享同一传输信道，在每个用户发射脉冲的起始时间都加入一个唯一的、并且被相应的接收机已知的伪随机时移，以免多个用户
38、在同信道中因为同时发射信号而引起的信息冲突。2.3.1单脉冲调制对于单个脉冲，脉冲的幅度、位置和极性变化都可以用于传递信息。经典的单脉冲调制技术包括:脉冲幅度调制(PAM)、脉冲位置调制(PPM)、二相调制(BPM)和开关键控(OOK)等。PAM调制是通过改变脉冲幅度的大小来传递信息的一种脉冲调制技术,PAM调制既可以改变脉冲幅度的极性，也可以仅改变脉冲幅度的绝对值的大小。BPM调制和OOK调制方法是PAM调制的两种简化形式。BPM调制过改变脉冲的正负极性来调制二元信息，所有脉冲幅度的绝对值相同。OOK调制通过脉冲的有无来传递信息。在PPM、BPM和OOK调制中发射脉冲时间间隔是固定不变的。实
39、际上，也可以通过改变发射脉冲的时间间隔或发射脉冲相对于基准时间的位置来传递信息，这就是PPM调制的原理。在PPM调制中，脉冲的极性和幅度都不改变。PAM、OOK和PPM调制的共同优点是可以通过非相干检测恢复信息PAM调制和PPM调制还可以通过多个幅度调制或多个位置调制提高信息输速率。2.3.2多脉冲调制实际上，为了降低单个脉冲的幅度或提高抗干扰性能，在超宽带脉冲无线系统中，往往采用多个脉冲传递相同的信息，这就是多脉冲调制的基本思想。当采用多脉冲调制时，把传输相同信息的多个脉冲称为一组脉冲，那么，多脉冲调制过程可以分两步:第一步为每组脉冲内部单个脉冲的调制;第二步为每组脉冲作为整体被调制。在第一
40、步中，每组脉冲内部的单个脉冲通常采用PPM或BPM调制方法;在第二步中，每组脉冲作为整体通常可以采用PAM、PPM或BPM调制方法。一般把第一步称为扩谱(Spread Spectrum)，而把第二步称为信息调制。因而在第一步中，把PPM调制称为跳时(Timing Hopping)扩谱(TH-SS)，即每组脉冲内部的每一个脉冲具有相同的幅度和极性，但具有不同的时间位置;把BPM称为直接序列(Direct Sequence)扩谱(DS-SS)，即每组脉冲内部的每一个脉冲具有固定的时间间隔和相同的幅度，但具有不同的极性。在第二步中，根据需要传输的信息比特，PAM调制同时改变每组脉冲的幅度，PPM调制
41、同时调节每组脉冲的时间位置，BPM同时改变脉冲的极性。这样，把第一步和第二步组合起来不难得到一下多脉冲调制技术:PPM-TH-SS、PPM-DS-SS、PAM-TH-SS、PAM-DS-SS、BPM-TH-SS、BPM-DS-SS。多脉冲调制不仅可以通过提供脉冲重复频率来降低单个脉冲的幅度或发射功率，更重要的是，多个脉冲调制可以利用不同用户使用的SS序列之间的正交性或准正交性实现多用户干扰抑制，也可以利用SS序列的伪随机性实现窄带干扰抑制。在多脉冲调制中，利用不同SS序列之间的正交性，还可以通过同时传输多路多脉冲调制的信号来提高系统的通信效率9。 3超宽带无线信道建模信号的传播环境是影响无线通
42、信系统性能的主要因素之一，建立准确的信道模型对超宽带无线通信理论研究和性能分析是非常重要的。超宽带无线通信环境远比基于连续波的传统窄带或宽带无线信道环境复杂。因此，根据无线信道的基本特征，结合超宽带脉冲信号传播的特殊性，通过分析超宽带脉冲信号在不同环境下的传播特性，建立相应的超宽带无线信道电波传播模型具有重要的意义。3.1超宽带信道的基本概念超宽带无线信道的传播模型可分为路径损耗模型和多径传播模型。路径损耗模型主要用于描述发射机和接收机之间距离大于5米以上的信号强度的变化，它表征了接收信号在一定时间内的均值随传播距离的变化呈现出缓慢变化。路径损耗模型也称为大尺度模型。路径损耗模型包括穿透障碍损耗、视距和非视距损耗。多径传播模型用于描述短距离或短时间内接收信号强度的快速变化。主要描述无线信号经短距离或短时间传输后经两个或两个以上路径微小的时间间隔到达接收机的传播特性。路径损耗模型不仅对分析信道的可用性、传输频带的选择等具有重要意义，而且对于无线网络的规划也非常重要。多径传播模型对传输技术的选择和接收机的设计至关重要。这两个模型在超宽带室内信道中并不是相互独立存在的，在同一个无线信道中，二者综合作用于发射脉冲信号10。3.3超宽带信道模块设计超宽带信道传播的主要特点是:由于发射机和接收机之间存在多条传播路径,发射信号传播之
