通信工程畢業設計-uwb超寬帶通信系統的設計與仿真-文庫吧

【正文】 答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄： 會議主持人簽名： 記錄人簽名： 年 月 日 答 辯 小 組 意 見 評語： 評定等級： 負責人（簽名）： 年 月 日 學 院 意 見 評語： 畢業設計學院最終評定等級： 負責人（簽名）： 學院（公章） 年 月 日 學 校 意 見 評語： 評定等級： 負責人（簽名）： 年 月 日 目 錄 摘 要 .................................................. 1 Abstract ................................................ 1 1 緒論 ................................................... 2 .............................. 3 及現狀 ................. 4 .................................... 5 ........................................ 5 2 超寬帶無線通信系統發 射機設計 ........................... 6 .................................. 7 ...................................... 9 ......................... 10 單脈沖調制 .................................. 11 多脈沖調制 .................................. 12 3 超寬帶無線信道 建模 .................................... 13 ............................. 13 ............................... 15 4 超寬帶相關接收模塊設計 ................................ 16 ....................................... 16 相關模塊 ....................................... 17 5 超寬帶（ UWB）無線通信系統的 simulink 建模 .............. 18 總體結構 ................................... 18 ................................. 19 ................................. 20 ............................... 21 6 系統的仿真分析 ....................................... 22 ............................... 23 ............................... 23 ..................................... 24 ....................................... 24 總結 ................................................... 25 參考文獻 ............................................... 26 致 謝 ................................................ 27 外文文獻翻譯 .......................................... 16 1 UWB超寬帶通信系統的設計與仿真 通信 工程 專業 2021 級 劉 勇 摘 要 : 超寬帶無線通信技術由于其較高的數據傳輸速率、較低的功率衰耗和強大的抗多徑干擾能力等優點，視為下一代無線通信領域的關鍵技術。本文首先介紹了超寬帶無線通信技術的發展歷史、研究現狀和發展前景，然后對超寬帶無線通信中超寬 帶信號的波形設計發射機的結構、超寬帶無線信道的建模和接收機的結構進行了理論研究以及仿真實驗。最后使用 Simulink 軟件作為仿真工具，建立了 UWB 系統的發射、接收和信道模型，對 CM1信道下的超寬帶無線通信系統的性能進行了仿真研究，并分析了仿真結果，該研究對設計高性能的超寬帶無線通信系統具有一定的積極意義。 關鍵詞 ： 超寬帶； 發射機 ；信道；接收機 ； 仿真 The Design and Simulation of UWB Communication Systems Liu Yong， Grade 2021, Communication Engineering Abstract: Due to its higher data rate, lower power attenuation and strong antimultipath interference capacity, UWB wireless munication technology is regarded as the key to nextgeneration wireless munication technology. This paper firstly introduces the UWB wireless munication technology’s history , current situation and development prospects, and then does some theoretical research and simulation experiments about UWB waveform design、 transmitterstructure, ultrawideband 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 munication system is simulated under the CM1 model and the simulation results are analyzed, this study has some positive significance for design a highperformance ultrawideband wireless munication system. Key words: UWB。 Transmitter。 Channel。 Receiver。 Simulation 2 1 緒論 無線通信是當今通信技術的 一 個大主題。隨著時代的進步以及電子產品的普及，人們對計算機、通信、家用電器等消費電子之間無線融合的需求指明了無線通信技術發展的主要方向。超寬帶 (UWB，Ultra Wide Band)通信是 一 種能夠實現設備之間安全、互操作的無線通信技術，它使高速無線個人局域網 (WPAN, Wireless Personal Area Network)成為可能。 超寬帶無線通信的概述 近年來，人們對無線個人局域網 (WPAN)的關注不斷升溫。 WPAN 的核心思想是用無線電或者紅外通信 來 取代傳 統的電纜，組建無線、高速、互聯的個人化信息網絡。目前， WPAN 的主要技術有 :藍牙(Bluetooth)、紅外線 (IrDA， Infrared Data Association)、家用無線局域網技術 (Home RF， Home Radio Frequency)和超寬帶無線通信 (UWB)等。而 UWB 以它高速、低功耗、低成本、高安全性的優點被認為是最具有競爭力的技術之 一 [1]。 UWB（ Ultra Wide Band） 被定義為 在較大的帶寬上實現速率為 100Mbps1Gbps傳輸的技術。根據香農理論，無線信道的容量是與 其占用的信道帶寬成正比的， 所以 UWB能實現很高的數據率，是由于其占用很大的帶寬。根據美國 FCC對 UWB技術的定義，相對帶寬大于 500MHz 的系統都可看作 UWB 系統，并分配 UWB系統可使用的頻段，在該頻段內， UWB 設備的發射功率需低于 ，以便與其他無線通信系統共存。 UWB 在 10m 以內的范圍實現無線傳輸，是應用于無線局 域 3 網（ WPAN）的一種近距離無線通信技術 [1]。 超寬帶無線通信技術的研究歷史 及現狀 無線通信技術的歷史可以上溯到 一 百多年 前的波夫和馬可尼發明的無線電報地時代。現代意義的超寬帶無線通信技術出現于上個世紀 90 年代，當時，它的應用只限于軍事和災害救援等方面。 1989 年，美國國防部高級研究院計劃署 (DARPA, Defense Advanced Research projects Agency)首先提出了超寬帶這 一 術語。 1994 年，美國解除了對UWB 通信的保密性封鎖，這在很大程度上促進了 UWB 技術的發展。1998 年，美國聯邦通信委員會 (FCC)發出了關于開放 UWB 設備應用的征詢公告，引起了各界的廣泛關注。 2021 年 2 月，美國 FCC 批 準了 UWB 的商用，這是超寬帶技術的發展過程中的 一 個里程碑，促使超寬帶技術成為了學術界研究的熱點。 英特爾 (Intel)公司在 2021 年成立了 UWB 研究實驗室，并在 2021年 4 月展示了其傳輸速率高達 480Mb/s 的 UWB 設備。摩托羅拉(Motorola)公司也于 2021 年生產出實用的 UWB 收發設備，并于 2021年獲得 FCC 的批準。飛利浦 (Philips)公司和美國通用原子公司 (GA，General Atomies)在 2021 年 1 月簽訂了 一 個備忘錄，決定聯合開發速率高達 480Mb/s 的 UWB 芯片組。摩托羅拉等致 力于加快 UWB 技術普 及 的 公 司 作 為 成 員 在 2021 年 成 立 了 UWB 論壇()[2]。 2021 年 4 月，我國發布的“十五” 863 計劃中把“ UWB 無線通信關鍵技術及其共存與兼容技術”作為有關通信技術主體研究項目， 4 鼓勵國內學者加強這方面的研究工作。 2021 年 9 月，中國超寬帶無線技術論壇 ()成立，論壇得到了原信息產業部國家無線電檢測中心、中國電子視像協會、北京郵電大學、中國科學院移動通信研究所、海爾集團、飛思卡爾半導體有限公司和國際超寬帶技術論壇的 大力支持。 UWB 無線通信標準的建立也經歷了 一 個長期的爭論過程。 2021年 1 月 工作組成立，開始了 UWB 的標準化進程。次年 3 月， sG3a 工作組收到了來自全球的 23 個提案。在 2021 年 7月的會議上，通過討論和協商，這些提案融合成了兩大方案，即美國MSSI、 Xtreme Spectrum 公司等倡導的脈沖無線電方案和以 Intel、 TI為首提出的多頻段正交頻分復用 (MultiBand OFDM)方案。前 一 種方案利用的是直接序列碼分多址 (DSCDMA， Direct Sequence Code Division Multiple Access)技術，也叫 DSUWB。后 一 種方案將可用的 頻段分成十幾個 500600MHz 左右的子頻帶，在每 一 個子頻帶上采用正交頻分復用 (OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術。 DSUWB 技術得到了以飛思卡爾、摩托羅拉等廠商為成員的國際 UWB 論壇的大力支持 。Intel、 TI 等公司在 2021 年 7月成立了多頻帶正交頻分復用技術聯盟 (MBOA， MultiBand OFDM Alliance)。為了各自的商業利益，爭論雙方的競爭異常激烈。直到 2021年 1月