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tx096 宽带 通信 典型 调制 技术 性能 比较

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内容简介：

读书报告我的毕业设计是关于超宽带的。一开始我对于超宽带的概念还是很陌生的，它还是属于比较前沿的东西，这需要我们自己阅读大量相关的书籍和材料。为此我阅读了邵怀宗,李玉柏,彭启琮,马永写的时间脉冲位置调制的超宽带无线通信、唐军写的超宽带无线技术UWB、肖尚辉,曾辉,江天府写的超宽带无线通信技术及其应用、徐光明，李少毅，钟学峰超宽带的系统和实现、欧阳永艳的超宽带通信信道模型、李耀民、周正的无线超宽带调制方式现状与展望等相关的中文文献，了解到超宽带无线电(ultra wideband radio) 是指具有很高带宽比(射频带宽与中心频率之比) 的无线电技术。由于通常采用超短脉冲(或冲激脉冲)产生超宽带信号，带宽比高于100 % , 因而又称为冲激无线电。它是通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制，从而具有GHz 量级的带宽。超宽带技术是一项革命性的无线通信技术，它利用持续时间较短的电磁脉冲在较宽的频谱范围内低信噪比地传输数字数据信息，具有较高的频谱利用率，并解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题, 同时开发了一个具有千兆赫兹容量和最高空间容量(以每平方米每Hz 位数衡量) 的新无线信道。UWB 技术在上世纪60 年代已被提出。1964 年，Ross在博士论文中采用微波电路(包括宽带天线结构) 证实了发射与接收脉冲信号的可能性。1993 年，美国南加州大学通信科学研究所的R A Scholtz 在国际军事通信会议(MILCOM93) 发表论文，论证了采用冲激脉冲进行跳时调制的多址技术， 从而开辟了将UWB 脉冲作为无线电通信信息载体的新途径。目前，美国、日本等许多研究机构、大学已相继投入对这一未来无线电技术的研究。超宽带通信主要定位于民用。UWB通信可用于数字电视、摄影机、摄录一体机、PC机、机顶盒之间传输可视文件和数据流，或者笔记本电脑和外围设备之间实现局部连接构成个人局域网（PAN, Personal Area Network）。UWB通信也可用作家用类设备和终端间的无线连接，家用类设备之多，决定了UWB通信的应用之广。UWB通信系统有多种调制方式，主要有：脉幅调制PAM、 跳时脉位调制THPPM、跳时BPSK调制THBPSK、直扩BPSK调制DSBPSK。超宽带系统与常规无线电相比，超宽带无线电具有宽频带、低平均功率、优良的抗检测性能和多径分辨能力等特点。与其它具有GHz 带宽的通信技术相比，超宽带无线电比红外通信具有更强的穿透能力，比毫米波通信成本更低。由于上述特征的存在，我们不可能通过改进常用的双工方法来实现冲激无线电双工通信系统，而是采用脉冲交错技术来实现全双工UWB 通信系统。超宽带通信系统具有很多优点：抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、保密性好、发送功率非常小。虽然UWB 通信技术具有很多优点，但是实际应用中，特别是物理层，还有很多关键技术尚待解决。如频带方案设计、收发信机脉冲波形设计、信道编译码与交织技术、调制技术、多址技术、定时同步技术、信号检测处理技术、抗干扰技术。除了以上中文文献外还有一些英文材料，如Performance Evaluation and Comparison of Different Modulation Schemes for UWB Multiaccess Systems与 Impulse Radio: How it works 等文章来帮助我进一步认识和了解超宽带通信。之后发现虽然对于超宽带通信陌生，但其还是以我们所学的通信知识为基础的。如我们的课本通信原理。我的毕业设计的课题是超宽带的多址接入，所以我还看了数字通信北京邮电大学出版社 2002年 ISBN 7-5635-0541-5/TN.250其中关于扩频的内容。扩频通信方式在20世纪40年代就提出来了。扩频通信就是将用户信号的频谱扩展，然后再进行传输，因而提高了通信的抗干扰能力，使之在强干扰情况下（甚至在信号被噪声淹没的情况下）仍然可以保持可靠的通信。广义的扩频通信是指系统占用的频带宽度远远大于要传输的用户基带信号的原始带宽的通信方式。在发送端，频带的展宽主要是通过扩频调制的方法来实现的。在接收端,则用与发送端完全相同的扩频码进行相关解调(解扩)来恢复信息数据。扩频通信确切地说称为扩谱通信更为恰当，因为被扩展的是信号频谱带宽，不过习惯上称为扩频。它的主要特征是：扩频前的信息码元带宽远小于扩频后的扩频码序列的带宽。扩频通信具有扩频编码调制和信号相关处理两大特点。正是这两大特点，使扩频通信方式具有许多突出的优点，如：低发射功率谱密度、可在低信噪比环境下工作、抗杂波干扰和信号衰落、可多址复用、有保密性等。扩频通信正越来越被人们重视，特别是在第三代移动通信中，CDMA已成为最主要的多址接入方式，而CDMA的基础是扩频通信。扩频通信系统的主要优点：抗干扰能力强，抗白噪声、抗单频窄带干扰、抗人为干扰、抗跟踪干扰、抗宽带的等效白噪声的多址与多径干扰能力都很强；保密性能强，无论采用何种方式，扩频后其频谱均为近似白噪声，因此具有良好的保密性能，同时对于数字化用户，还可以进一步进行数字式用户加密；低功率谱密度，由于扩频属于宽带系统，频带越宽，功率谱密度越低，因此它具有良好的隐蔽性能，且对其他通信系统及人体的干扰与影响也小；易于实现大容量多址通信。抗干扰能力强与低功率密度对于干扰受限系统，将允许接纳更多的用户；易于实现精确定时与测距，因此被广泛用于雷达、导航、通信、测距等系统；适合于随参信道的无线电通信，扩频系统易于实现多种形式分集接收并提高抗干扰性。它的主要缺点有：占用信道频带宽，扩频后的码序列带宽远大于扩频前的信息码序列带宽；系统实现复杂；在时变信道中实现同步较为困难；目前受寻找地址码数量上的限制，实现大容量通信仍存在一定困难。扩频通信系统的工作方式有：直接序列扩频、跳变频率扩频、跳变时间扩频和混合式扩频。还有张贤达、保铮著的通信信号处理中关于扩频及多址通信的匹配滤波器的内容。直接序列扩频与跳频的比较：对直接序列和跳频扩频系统加以比较知：在直接序列扩频系统中，瞬时带宽等于扩频带宽；在慢跳频情况，瞬时带宽等于信息（或未扩频）带宽，而扩频带宽占据了更长的时间周期。这是两种方法概念上的不同。因此，尽管两种方法可能具有相同的处理增益，但它们的接收强度将不同。两种方法在应用上的不同表现在对窄带干扰或人为干扰的抑制方法上。在人为干扰功率太大，以致于扩频增益不起作用的情况下，直接序列系统试图使用接收机除去人为干扰信号，为此常在解扩之前使用滤波。由于人为干扰信号通常是非平稳的，所以就可能需要自适应滤波。在平稳（如非敌对）干扰的情况下，慢跳频系统可以使用这样的策略：自适应跟踪跳变的频率集合以躲避干扰。两种方法的另一不同是它们在CDMA系统的应用特点不同。由于很多用户同时共享该信道，所以当两个发射占据一个跳频段时，在跳频中就可能发生错误，从而在接收端互相干扰。不过，这种情况只是偶尔才会与固有的跳频序列设计一起发生。在直接序列系统中，所有发射在时间和频率两个域都会互相干扰，特征序列的解扩可以抑制这种多址干扰。多址通信的匹配滤波器的接收机接收到的信号是连续信号。为