通信工程畢業設計-uwb超寬帶通信系統的設計與仿真(留存版)

　　

【正文】 區域網絡（ WPAN）能夠達到 110Mbps 的數據傳輸速率，通常用于諸 如分組交換數據和無線語音電話應用，使用時分多址（ TDMA）語音電路。正如電話功能的蜂窩電話網絡，趨勢 3 使 高帶寬 成為可能 ， 包括 在建的服務提供低功率短距離如使用藍牙和 IEEE 成為可能 。 30 雖然 產生一個 UWB波形有許多其他的 方法， 但 在本文中， 我們 著重 敘述脈沖的超寬帶波形 。美國聯邦通訊委員會（ FCC）目前正在制定 措施 限制超寬帶通信系統 的輻射排放量 ， 與家用電腦 管理 的輻射排放量 相同，在 無牌經營的基礎上部署第 有目的的散熱輻射規則。 發射端信號仿真分析 圖 跳頻時序仿真圖 圖 三個子頻帶頻譜圖 23 由 圖 可知系統分三個頻段進行跳頻擴頻，其各頻段的頻譜圖如 圖 所示。在接收端 ,通過判決延遲 D 時刻獲得的接收脈沖信號的自相關值提取數據信息 ,TR 自相關接收系統的結構圖如圖 所示 [12]。多徑傳播模型對傳輸技術的選擇和接收機的設計至關重要。因而在第 一 步中，把 PPM 調制稱為跳時 (Timing Hopping)擴譜 (THSS)，即每組脈沖內部的每 一 個脈沖具有相同的幅度和極性，但具有不同的時間位置 。 單脈沖調制 對于單個脈沖，脈沖的幅度、位置和極性變化都可以用于傳遞信息 。高斯脈沖非常適合本文的分析，因為高斯脈沖可以直接通過調整形成因子 a 來改變波形，同時可以通過對原始脈沖微分來獲得很多的波形。試驗表明，當用 一 個滿足階躍函數的電流來激勵天線時，天線的輸出端就會產生 一 個脈沖，而且這個階躍電流跳變越陡峭，所產生的脈沖寬度就越窄 [6]。第二類是特殊脈沖，即滿足特定頻譜要求的脈沖，通信系統的工作頻段、信號帶寬、輻射譜密度、帶外輻射、傳輸性 能、實現復雜度等諸多因素都取決于時域成形波形 P(t)的設計 。次年 3 月， sG3a 工作組收到了來自全球的 23 個提案。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。 三、湖南師范大學樹達學院本科畢業設計答辯記錄表 畢業設計題 目 UWB超寬帶通信系統的設計與仿真 作者姓名 劉勇 所系（部）、 專業、年級 理工 系（部） 通信工程 專業 2021 年級 指導教師 姓名、職稱 江沸波 講師 答 辯 會 紀 要 時間 地點 答辯 小組 成員 姓 名 職務（職稱 ） 姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 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。 第三階段：第八周完成初稿，并交于老師批閱，聽取老師的意見，進行修改。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔 。 主要參考資料： [1]Moe Z Win， Robert A Scholtz. Impulse Radio: How It Works. IEEE Communication Letters[J].2021. [2]Xiaomin Chen， Sayef Kiaei. Monocycle Shapes for Ultra Wideband System. IEEEISCAS[J].2021. [3]Xiaojing Huan， Yunxin Li. Generating NearWhite Ultra一 Wideband Signals with Period PN Sequences. Conefrence Proceesings of the IEEE VTC2021， Rhodes， Greece[J].2021 [4]K Siwika. UltraWide Band Radio: Introducing a new Domain Corp[J].1999. [5]楊慶瑞 .超寬帶通信系統極窄脈沖特性研究 [M].電子科技大學碩士學位論文 .2021. 指導教師意見： 指導教師簽名 : 開 題 報 告 會 紀 要 時間 地點 與 會 人 員 （記錄人手寫 ） 姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 會議記錄摘要： 會議主持人簽名： 記錄人簽名： 年 月 日 指導小組意見 負責人簽名： 年 月 日 學 院 意 見 負責人簽名： 年 月 日 二、湖南師范大學樹達學院本科畢業設計評審表 畢業設計題 目 UWB超寬帶通信系統的設計與仿真 作 者姓名 所系（部）、 專業、年級 理工 系 （部） 通信 專業 2021年級 指導教師 姓名、職稱 字 數 12021 定稿日期 2021515 中 文 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 。 Channel。 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。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)。脈沖的位置或者幅度可控，以適應脈沖位置調制或者脈沖幅度調制的需要，特別是脈沖的起始位置，必須要精確控制，否則時間位置 的偏移會造成信號同步的解調的困難，在需要功率控制的情況下，脈沖的能量應該可控 。高斯脈沖信號作為超寬帶技術發展之初所選用的信號主要有兩個原因 :一 是 8 容易利用超寬帶脈沖發生器產生 。但是，設計在可以合理地為高斯脈沖考慮 一 個有效的持續時間，其截斷能量低于 一 個給定的門限值。 OOK 調制通過脈沖的有無來傳遞信息。在多脈沖調制中，利用不同 SS 序列之間的正交性，還可以通過同時傳輸多路多脈沖調制的信號來提高系統的通信效率 [9]。因此 ,接收信號可表示為 [11]: ? ? ? ? ? ? ? ?1Nt n n nnr t a p t n t??? ? ?? （ ） 這里 ,一 個特定的脈沖波形 ??npt與路徑 n 對應 , ??nat和 ??n t? 分別為第 n 條路徑時刻 t 的信道增益和信道時延 ,N(t)是時刻 t 觀測到的路徑數 ,n(t)是 接收機處的加性噪聲。 本系統的主要技術指標如下所示： （ 1） 射頻傳輸帶寬： 528 MHz （ 2） 跳頻 擴頻 ：分 3頻 段（分別以 ， ， GHz 為中心） （ 3） 糾錯編碼： 卷積 編碼 （ 4） 碼速率： R = 5/8 （ 5） 調制：四相相移鍵控（ QPSK） （ 6） OFDM 傳輸： 128 點的 IFFT。 在該 仿真系統的建立期間，本人做了以下工作： (1)研究了大量超寬帶無線通信技術和 MATLAB 仿真知識，為該UWB 通信系統的設計打下了堅實的理論基礎。架構實驗室（的 IAL） 目前正在研究超 寬帶技術，以更好地了解它的好 處 、 缺陷 和使用 高速率通信 帶來的技術挑戰。然而，最近的一個無線電歷史顯示了對于 其他四個屬性的距離費用 存在 明顯提高的趨勢。在 ISM 頻段，可用頻譜大約為 80MHz。音頻或者視頻 的 應用需要大量帶寬，可能需要 關閉 同步（例如，連接立體