超寬帶與窄帶通信系統(tǒng)共存的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、脈沖超寬帶(IR-UWB)系統(tǒng)使用寬度極窄的脈沖信號進(jìn)行通信，傳輸信號的頻寬很寬。在超寬帶無線電的占用頻段內(nèi)存在大量的無線通信信號，所以將不可避免地與其它無線通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生相互干擾。研究和解決UWB與現(xiàn)有窄帶系統(tǒng)之間的相互共存問題顯得十分關(guān)鍵和必要。 本文主要解決短距離脈沖UWB系統(tǒng)與窄帶通信系統(tǒng)之間的共存性問題，包括基于美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)頻譜規(guī)范的UWB單脈沖波形設(shè)計(jì)的方法研究，UWB信號中離散功率譜的分析與控制，

2、基于軟頻譜技術(shù)的認(rèn)知超寬帶系統(tǒng)共存方案設(shè)計(jì)與性能分析，以及UWB系統(tǒng)中窄帶干擾抑制技術(shù)的研究。主要研究成果如下： 1、UWB脈沖波形設(shè)計(jì)的方法研究。為防止UWB設(shè)備對現(xiàn)有系統(tǒng)造成干擾，F(xiàn)CC對UWB發(fā)射信號的功率譜密度作了嚴(yán)格的限制，所以UWB脈沖波形設(shè)計(jì)首先必須滿足FCC功率譜規(guī)范的要求。文中首先提出了幾種基于FCC功率譜限制的脈沖波形設(shè)計(jì)方法，對現(xiàn)有研究中常用脈沖波形固有的一些缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，使得它們更加適合傳輸。在此基礎(chǔ)上，

3、將脈沖波形設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)在滿足FCC功率譜限制的基礎(chǔ)上使得脈沖波形的頻譜利用率最大的最優(yōu)化問題，提出了幾種基于組合脈沖波形的設(shè)計(jì)算法，通過比較所設(shè)計(jì)的新型脈沖的頻譜利用率和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，給出了權(quán)衡選擇的建議。 2、UWB信號中離散功率譜的分析與控制。UWB發(fā)射信號中存在的尖峰離散譜分量不僅會制約信號頻譜利用率的提高，而且可能會對共存環(huán)境中的窄帶系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。首先對UWB信號功率譜進(jìn)行分析，得出影響功率譜分布的一些因素。進(jìn)而提

4、出通過DS碼設(shè)計(jì)和引入時(shí)間抖動(dòng)的方法可以達(dá)到平滑離散譜分量的目的。 3、基于軟頻譜技術(shù)的認(rèn)知超寬帶系統(tǒng)共存方案設(shè)計(jì)與性能分析。結(jié)合認(rèn)知無線電的理念和軟頻譜自適應(yīng)設(shè)計(jì)技術(shù)，為解決UWB面臨的干擾和頻譜共存問題提供了一個(gè)全新的思路。首先利用認(rèn)知無線電技術(shù)對UWB接收機(jī)輸入端電磁環(huán)境進(jìn)行周期性檢測，探知頻譜在特定的時(shí)間和空間的空白段，將此信息反饋到UWB發(fā)射機(jī)并對發(fā)射端脈沖進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)全軟件的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)抑制窄帶干擾的

5、系統(tǒng)平臺。通過仿真證明該設(shè)計(jì)方案能實(shí)時(shí)地對外界干擾作出反應(yīng)，很好地改善了系統(tǒng)抗窄帶干擾性能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。 4、UWB系統(tǒng)中的窄帶干擾抑制技術(shù)研究。從接收端出發(fā)解決干擾抑制問題，由于UWB傳播信道中具有大量的可分辨多徑分量，使得Rake分集接收方法在UWB接收機(jī)設(shè)計(jì)中得到廣泛運(yùn)用。但單一的Rake接收機(jī)不具備窄帶干擾抑制能力，本文提出了基于最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則以及基于譜估計(jì)進(jìn)行干擾對消的UWB接收機(jī)方案來提高系統(tǒng)抗窄