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毕业设计(论文)-超宽带无线通信调制解调技术研究.doc

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毕业设计(论文)-超宽带无线通信调制解调技术研究.doc

中国人民公安大学本科毕业论文(设计)I超宽带无线通信调制解调技术研究摘要随着无线通信技术的发展,人们对高速短距离无线通信的要求越来越高。超宽带(UWB)技术的出现,实现了短距离内超宽带、高速的数据传输。其调制方式及多址技术的特点使得它具有其它无线通信技术无法具有的很宽的带宽、高速的数据传输、功耗低、安全性能高等特点。本文主要介绍了UWB的技术特点,调制解调方式,同时利用SystemView软件对THPAM调制解调系统进行仿真设计,最后对UWB的应用前景进行了分析与展望。关键词UWBSystemViewTHPAM仿真中国人民公安大学本科毕业论文(设计)IIUltrabroadbandwirelesscommunicationdemodulationtechnologyresearchAbstractAlongwiththedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,peopleonthehighspeedshortrangewirelesscommunicationdemandmoreandmore.UltrawidebandUWBtechniqueappears,realizedtheshortdistancesultrawideband,highspeeddatatransmission.Itsmodulationmodeandmultipleaccesstechnologycharacteristicsmakeitwithotherwirelesscommunicationtechnologycannothavewidebandwidthandhighspeeddatatransfer,lowpowerconsumption,safetyperformanceishighercharacteristic.ThispapermainlyintroducesthetechnicalcharacteristicsofUWB,modulationdemodulationsystem,AtthesametimeusetoTHSystemViewsoftwaresimulationPAMdemodulationsystemdesign.FinallytheapplicationprospectofUWBisanalyzedandprospect.KeywordsUWBSystemViewTHPAMSimulation中国人民公安大学本科毕业论文(设计)III目录错误未找到引用源。1引言1.1课题研究背景及意义无线通信技术的飞速发展,给人们日常生活带来极大地便利,同时,人们对无线通信也提出了更高的要求,要求其能够提供更高的传输速率和传输质量。近年来,无线局域网、无线因特网、无线个人区域网等概念的提出,要求能够在室内环境条件下无线数据传输速率达到100Mbps,以构建个人化的信息网络系统。在室内环境下实现如此高的无线传输速率,超宽带技术将是一个非常有竞争力的中国人民公安大学本科毕业论文(设计)2方式。超宽带(UWB)技术,也称冲击无线电技术,是近几年在国际上兴起的一种革命性的无线通信技术,与其他无线通信技术相比有很大不同不需要使用载波,而是依靠持续的、时间非常短的基带脉冲信号通常情况下传输数据,因而占用的频带非常宽,通常在几GHz量级。UWB技术与下列名词是同义的极短脉冲、无载波、时域、非正弦、正交函数和雷达信号。UWB脉冲通信由于其优良独特的技术特性,越来越受到通信学术界和产业界的重视,并且也为社会各界所关注,将会在小范围和室内大容量高速率无线多媒体通信、雷达、精密定位、穿墙透地探测、成像和测量等领域获得日益广泛的应用。超宽带无线电是对基于正弦载波的常规无线电的一次突破。几十年来,无线通信都是以正弦载波为信息载体,而超宽带无线通信则以纳秒级的窄脉冲作为信息载体。其信号产生、信道特性、调制解调、信号同步和实际应用等方面都与常规无线通信有很大的差别在信号隐蔽性、系统处理增益、多径分辨能力、数据传输速率、体积和成本等方面,具有独特的优势。因此,建立和完善超宽带无线通信的理论基础,解决其关键技术(调制解调技术),对无线通信的发展具有重要的科学意义和现实意义。1.2SystemView仿真软件简介SystemView是一个信号级的系统仿真软件,主要用于电路与通信系统的设计、仿真,是一个强有力的动态系统分析工具,能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。SystemView以模块化与交互式的界面,在大家熟悉的Windows窗口环境下,为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView,你只需要关心项目的设计思想和过程,而不用花费大量的时间去编程建立系统仿真电路模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试。而不必学习复杂的计算机程序编程,也不必担心程序中是否存在编程错误。利用SystemView,可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统,各种多速率系统,因此它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进中国人民公安大学本科毕业论文(设计)3行系统设计时,只需从SystemView配置的图标库中选出有关图标并进行参数设置,完成图标间的连线,然后运行仿真操作,最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的库资源非常丰富,包括含若干个图标的基本库及专业库,基本库中包含多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等专业库有通信、逻辑、数子信号处理、射频/模拟等它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证,尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通信等通信系统并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频/模拟电路进行理论分析和失真分析。SystemView能自动执行系统连接检查,给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息,通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。SystemView的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同的方式,按要求设计多种滤波器,并可自动完成滤波器各指标。在系统设计和仿真分析方面,SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用于检查、分析系统波形。在窗口内,可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外,分析窗中还带有一个功能强大的接收计算器,可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。SystemView还具有与外部文件的接口,可直接获得并处理输入/输出数据。提供了与编程语言VC或仿真工具Matlab的接口,可以很方便的调用其函数。1.3本文主要内容本文的主要内容可分为三个部分。第一部分主要介绍超宽带无线通信技术的特点第二部分主要介绍超宽带无线通信(UWB)的调制解调原理第三部分介绍系统的设计思路以及仿真实现过程,在该部分,我利用SyetemView仿真软件针对设计思路的每一个子块,进行了仿真实现,最后完成THPAM系统的整体仿真模型设计最后一部分,针对已经设计的THPAM系统进行结果分析,主要包括关键步骤的结果分析,并得出最后结论。中国人民公安大学本科毕业论文(设计)42超宽带无线通信技术概述2.1超宽带无线通信技术的产生与发展超宽带UWB有着悠久的发展历史,但在1989年之前,超宽带这一术语并不常用,在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。1989年,美国国防部高级研究计划署DARPA首先采用超宽带这一术语,并规定若信号在20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或相对带宽大于25,则该信号为超宽带信号。此后,超宽带这个术语才被沿用下来。其中,为信号在20dB辐射点对应的上限频率、为信号在20dB辐射点对应的下限频率。图1给出了带宽计算示意图。可见,UWB是指具有很高带宽比射频带宽与其中心频率之比的无线电技术。中国人民公安大学本科毕业论文(设计)5绝对带宽,相对带宽为探索UWB应用于民用领域的可行性,自1998年起,美国联邦通信委员会FCC开始在产业界广泛征求意见。美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。图1信号带宽计算示意图2002年2月,FCC批准UWB技术进入民用领域,并对UWB进行了重新定义,规定UWB信号为相对带宽大于20或10dB带宽大于500MHz的无线电信号。根据UWB系统的具体应用,分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。根据FCCPart15规定,UWB通信系统可使用频段为3.1GHz~10.6GHz。为保护现有系统如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等不被UWB系统干扰,针对室内、室外不同应用,对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制,规定UWB系统的最高辐射谱密度为41.3dBm/MHz.。图2示出了FCC对室内、室外UWB系统的辐射功率谱密度限制。当前,人们所说的UWB是指FCC给出的新定义。

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