中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）I超寬帶無(wú)線(xiàn)通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究摘要：隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)高速短距離無(wú)線(xiàn)通信的要求越來(lái)越高。超寬帶（UWB）技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了短距離內(nèi)超寬帶、高速的數(shù)據(jù)傳輸。其調(diào)制方式及多址技術(shù)的特點(diǎn)使得它具有其它無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)無(wú)法具有的很寬的帶寬、高速的數(shù)據(jù)傳輸、功耗低、安全性能高等特點(diǎn)。本文主要介紹了UWB的技術(shù)特點(diǎn)，調(diào)制解調(diào)方式，同時(shí)利用SystemView軟件對(duì)-調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),最后對(duì)UWB的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析與展望。關(guān)鍵詞：UWB；SystemView；TH-PAM；仿真中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）IIUltrabroadbandwirelesscommunicationdemodulationtechnologyresearchAbstract:Alongwiththedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,peopleonthehigh-speedshort-rangewirelesscommunicationdemandmoreandmore.Ultra-wideband(UWB)techniqueappears,realizedtheshortdistancesultra-wideband,high-speeddatatransmission.Itsmodulationmodeandmultipleaccesstechnologycharacteristicsmakeitwithotherwirelesscommunicationtechnologycannothavewidebandwidthandhighspeeddatatransfer,lowpowerconsumption,safetyperformanceishighercharacteristic.ThispapermainlyintroducesthetechnicalcharacteristicsofUWB,modulationdemodulationsystem,AtthesametimeusetoTH-SystemViewsoftwaresimulationPAMdemodulationsystemdesign.FinallytheapplicationprospectofUWBisanalyzedandprospect.Keywords：UWB；SystemView；TH-PAM；Simulation；中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）III目錄錯(cuò)誤!未找到引用源。1引言1.1課題研究背景及意義無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)極大地便利，同時(shí)，人們對(duì)無(wú)線(xiàn)通信也提出了更高的要求，要求其能夠提供更高的傳輸速率和傳輸質(zhì)量。近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)因特網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)等概念的提出，要求能夠在室內(nèi)環(huán)境條件下無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbps，以構(gòu)建個(gè)人化的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在室內(nèi)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)如此高的無(wú)線(xiàn)傳輸速率，超寬帶技術(shù)將是一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2方式。超寬帶（UWB）技術(shù)，也稱(chēng)沖擊無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，是近幾年在國(guó)際上興起的一種革命性的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，與其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相比有很大不同：不需要使用載波，而是依靠持續(xù)的、時(shí)間非常短的基帶脈沖信號(hào)(通常情況下)傳輸數(shù)據(jù)，因而占用的頻帶非常寬，通常在幾GHz量級(jí)。UWB技術(shù)與下列名詞是同義的：極短脈沖、無(wú)載波、時(shí)域、非正弦、正交函數(shù)和雷達(dá)信號(hào)。UWB脈沖通信由于其優(yōu)良獨(dú)特的技術(shù)特性，越來(lái)越受到通信學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的重視，并且也為社會(huì)各界所關(guān)注，將會(huì)在小范圍和室內(nèi)大容量高速率無(wú)線(xiàn)多媒體通信、雷達(dá)、精密定位、穿墻透地探測(cè)、成像和測(cè)量等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。超寬帶無(wú)線(xiàn)電是對(duì)基于正弦載波的常規(guī)無(wú)線(xiàn)電的一次突破。幾十年來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無(wú)線(xiàn)通信則以納秒級(jí)的窄脈沖作為信息載體。其信號(hào)產(chǎn)生、信道特性、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)同步和實(shí)際應(yīng)用等方面都與常規(guī)無(wú)線(xiàn)通信有很大的差別；在信號(hào)隱蔽性、系統(tǒng)處理增益、多徑分辨能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、體積和成本等方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，建立和完善超寬帶無(wú)線(xiàn)通信的理論基礎(chǔ)，解決其關(guān)鍵技術(shù)（調(diào)制解調(diào)技術(shù)），對(duì)無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。1.2SystemView仿真軟件簡(jiǎn)介SystemView是一個(gè)信號(hào)級(jí)的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真，是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿(mǎn)足從數(shù)字信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)、直到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計(jì)、仿真要求。SystemView以模塊化與交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口環(huán)境下，為用戶(hù)提供了一個(gè)嵌入式的分析引擎。使用SystemView，你只需要關(guān)心項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想和過(guò)程，而不用花費(fèi)大量的時(shí)間去編程建立系統(tǒng)仿真電路模型。用戶(hù)只需使用鼠標(biāo)器點(diǎn)擊圖標(biāo)即可完成復(fù)雜系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)和測(cè)試。而不必學(xué)習(xí)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序編程，也不必?fù)?dān)心程序中是否存在編程錯(cuò)誤。利用SystemView，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此它可用于各種線(xiàn)性或非線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶(hù)在進(jìn)中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）3行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從SystemView配置的圖標(biāo)庫(kù)中選出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線(xiàn)，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。SystemView的庫(kù)資源非常豐富，包括含若干個(gè)圖標(biāo)的基本庫(kù)及專(zhuān)業(yè)庫(kù)，基本庫(kù)中包含多種信號(hào)源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運(yùn)算器等；專(zhuān)業(yè)庫(kù)有通信、邏輯、數(shù)子信號(hào)處理、射頻/模擬等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和方案論證，尤其適合于無(wú)線(xiàn)電話(huà)、無(wú)繩電話(huà)、尋呼機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)；并可進(jìn)行各種系統(tǒng)時(shí)域和頻域分析、譜分析，及對(duì)各種邏輯電路、射頻/模擬電路進(jìn)行理論分析和失真分析。SystemView能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯(cuò)誤信息或尚懸空的待連接端信息，通知用戶(hù)連接出錯(cuò)并通過(guò)顯示指出出錯(cuò)的圖標(biāo)。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)用戶(hù)系統(tǒng)的診斷是十分有效的。SystemView的另一重要特點(diǎn)是它可以從各種不同角度、以不同的方式，按要求設(shè)計(jì)多種濾波器，并可自動(dòng)完成濾波器各指標(biāo)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析方面，SystemView還提供了一個(gè)真實(shí)而靈活的窗口用于檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)，可以通過(guò)鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動(dòng)等。另外，分析窗中還帶有一個(gè)功能強(qiáng)大的接收計(jì)算器，可以完成對(duì)仿真運(yùn)行結(jié)果的各種運(yùn)算、譜分析、濾波。SystemView還具有與外部文件的接口，可直接獲得并處理輸入/輸出數(shù)據(jù)。提供了與編程語(yǔ)言VC+或仿真工具M(jìn)atlab的接口，可以很方便的調(diào)用其函數(shù)。1.3本文主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容可分為三個(gè)部分。第一部分主要介紹超寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的特點(diǎn)；第二部分主要介紹超寬帶無(wú)線(xiàn)通信（UWB）的調(diào)制解調(diào)原理；第三部分介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路以及仿真實(shí)現(xiàn)過(guò)程，在該部分，我利用SyetemView仿真軟件針對(duì)設(shè)計(jì)思路的每一個(gè)子塊,進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)，最后完成TH-PAM系統(tǒng)的整體仿真模型設(shè)計(jì)；最后一部分，針對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)的TH-PAM系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)果分析，主要包括關(guān)鍵步驟的結(jié)果分析，并得出最后結(jié)論。中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）42超寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)概述2.1超寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展超寬帶(UWB)有著悠久的發(fā)展歷史，但在1989年之前，超寬帶這一術(shù)語(yǔ)并不常用，在信號(hào)的帶寬和頻譜結(jié)構(gòu)方面也沒(méi)有明確的規(guī)定。1989年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)首先采用超寬帶這一術(shù)語(yǔ)，并規(guī)定：若信號(hào)在-20dB處的絕對(duì)帶寬大于1.5GHz或相對(duì)帶寬大于25%，則該信號(hào)為超寬帶信號(hào)。此后，超寬帶這個(gè)術(shù)語(yǔ)才被沿用下來(lái)。其中，為信號(hào)在-20dB輻射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上限頻率、為信號(hào)在-20dB輻射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下限頻率。圖1給出了帶寬計(jì)算示意圖?？梢?jiàn)，UWB是指具有很高帶寬比(射頻帶寬與其中心頻率之比)的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）5絕對(duì)帶寬,相對(duì)帶寬為探索UWB應(yīng)用于民用領(lǐng)域的可行性，自1998年起，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)開(kāi)始在產(chǎn)業(yè)界廣泛征求意見(jiàn)。美國(guó)NTIA等通信團(tuán)體對(duì)此大約提交了800多份意見(jiàn)書(shū)。圖1信號(hào)帶寬計(jì)算示意圖2002年2月，F(xiàn)CC批準(zhǔn)UWB技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域，并對(duì)UWB進(jìn)行了重新定義，規(guī)定UWB信號(hào)為相對(duì)帶寬大于20%或-10dB帶寬大于500MHz的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。根據(jù)UWB系統(tǒng)的具體應(yīng)用，分為成像系統(tǒng)、車(chē)載雷達(dá)系統(tǒng)、通信與測(cè)量系統(tǒng)三大類(lèi)。根據(jù)FCC